原文传递
非均质软弱地层劈裂注浆扩散与加固规律研究
| 论文题名： | 非均质软弱地层劈裂注浆扩散与加固规律研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;非均质软弱地层;劈裂注浆扩散;加固规律 |
| 摘要： | 伴随我国经济高速增长和城市化建设蓬勃发展，大量人口集中于城市，对城市交通提出了极大挑战。轨道交通凭借其快捷、高效、安全等显著特点，成为缓解城市交通压力、促进经济发展的重要手段。在地铁隧道建设过程中，经常遭遇各类软弱地层，如砂土层、黏土层等，具有结构松散、稳定性差、强度低等特点，受上覆荷载、施工扰动等因素作用，极易诱发围岩失稳塌方、衬砌变形开裂甚至地表塌陷等地质灾害，严重威胁人民生命财产和城市环境安全。 劈裂注浆是加固软弱地层的有效措施，在施工中得到广泛应用。然而，以往关于劈裂注浆的研究大多集中于单一均质地层，而实际工程建设过程中经常遭遇非均质软弱地层，多个软弱地层呈层状分布，性质差异大，软硬不均，导致注浆过程中浆液扩散模式发生较大变化，加固效果也存在离散性。现有的劈裂注浆理论和方法难以为非均质软弱地层提供有效指导，因此，研究非均质软弱地层注浆扩散、加固等对地铁隧道安全建设和风险控制具有重要的理论指导意义。 本文采用室内试验、数值模拟等方法，对非均质软弱地层劈裂注浆扩散与加固规律开展了一系列研究，分析了地层结构、注浆压力和注浆位置对非均质地层劈裂注浆浆液扩散模式和加固效果的影响规律，研究了隧道超前劈裂注浆导致的衬砌结构和地表变形特征，探究了针对非均质软弱地层隧道超前劈裂注浆控制方法。主要研究内容如下: (1)依托青岛市地铁6号线富春江路站隧道施工所面临的非均质软弱地层，现场取样并开展室内土工试验，获得不同土体的物理力学参数及变形破坏规律，为后续室内模拟试验和数值模拟研究提供基础。 (2)基于自主设计的劈裂注浆模拟试验系统，开展了非均质软弱地层劈裂注浆室内模拟试验，研究了地层结构、注浆压力对浆液扩散模式和加固效果的影响规律，分析了浆液扩散方式、浆脉形态特征、土体应力和位移变化及注浆前后力学参数变化，阐明了非均质软弱地层劈裂注浆扩散模式及加固特性。 (3)采用颗粒流离散元软件PFC2D进行了非均质软弱地层劈裂注浆数值模拟研究,分析了注浆过程中浆液扩散形态，与室内模拟试验结果进行了对比分析与验证，并进一步分析了不同地层结构、注浆压力和注浆位置条件下土体应力和孔隙率变化规律。 (4)依托青岛市地铁实际工程，结合隧道地质条件与结构特点，建立了非均质软弱地层超前劈裂注浆数值模型，研究注浆压力、布管方式及多孔注浆对衬砌结构和地表变形的影响，探究了以衬砌结构和地表变形量为控制指标、地层交互区域后退式注浆及多梯段注浆压力的非均质软弱地层劈裂注浆控制方法。 |
| 作者： | 于洪豪 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 杨磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
