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柔性管加筋注浆新技术试验及应用研究

作　者: 王立中
导　师: 李亮
学　校: 中南大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 注浆渗透劈裂压密注浆压力注浆扩散半径
分类号: U415.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 94次
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内容摘要

近年来,随着经济的发展,带动了高速公路的快速发展。在建设高速公路的过程中,有些特殊路段,比如桥头、涵洞和路基交汇处的过渡段,由于现场条件限制,大型压实机械无法在这些区域施工。因而在没有大型压实机械参与施工的条件下,要达到高的压实度比较困难。为了解决压实度困难的问题,可以采用注浆工艺进行处理。本文研究的柔性管注浆加筋技术是通过预先埋设水平塑料注浆花管进行现场单点注浆试验以确定现场注浆参数,包括注浆压力、注浆量、注浆扩散半径和注浆控制标准等。通过对现场试验区域土壤进行注浆前后物理及力学性能比较,从而验证注浆区域的注浆效果。近年来随着计算技术的发展,使得采用数值模拟的方式研究均质土体中的注浆成为可能,本文则利用离散元程序PFC^2D对现场柔性管加筋注浆试验进行了数值模拟研究。本文主要做了以下几方面的工作:（1）通过现场试验研究,获得了柔性管加筋注浆管的铺设间距、预埋设方式以及注浆施工参数和施工工艺,能对同类型回填加固工程采用本新技术施工提供借鉴和指导;（2）通过现场试验研究,得到了如下成果:回填料的平均干密度提高约10.17%,平均空隙比约减小31.12%;承载力在27天自然养护后比正常压实施工时的高出30%～50%;回填料的N₁₀和N_63.5试验的贯入阻力(6天用N₁₀测试和27天用N_63.5测试)较正常压实施工填土高出20%～70%;（3）通过现场试验研究,获得了注浆压力与注浆速率的时程曲线。（4）采用数值模拟的方法,获得了在不同围压条件下浆液扩散范围与注浆压力规律。（5）通过理论分析,获得了柔性管加筋注浆新技术的注浆参数,包括:注浆压力,注浆扩散半径。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 工程背景  9
  1.2 注浆技术的历史和现状  9-11
    1.2.1 国外注浆技术发展概况  9-10
    1.2.2 国内注浆技术发展概况  10-11
  1.3 注浆方法的分类及其特点  11-12
  1.4 注浆技术在工程中的应用  12-13
  1.5 本论文的研究内容、研究方法及研究目标  13-14
    1.5.1 研究内容  13
    1.5.2 研究方法  13-14
    1.5.3 研究目标  14
  1.6 本章小结  14-15
第二章注浆技术的理论基础  15-32
  2.1 渗透注浆理论  15-19
    2.1.1 球形扩散公式  16-17
    2.1.2 柱面扩散公式  17-19
    2.1.3 渗透注浆的极限压力  19
  2.2 劈裂注浆理论  19-24
    2.2.1 劈裂注浆过程及力学分析  20-22
    2.2.2 劈裂注浆平面力学模型  22-23
    2.2.3 屈雷斯卡圆柱形孔扩张问题的弹塑性解  23-24
  2.3 压密注浆理论  24-28
    2.3.1 压密注浆机理分析  25-26
    2.3.2 压密注浆平面力学模型  26-27
    2.3.3 圆筒形孔扩张理论在压密注浆中应用弹性区求解  27
    2.3.4 圆筒形孔扩张理论在压密注浆中应用塑性区求解  27-28
  2.4 浆液的流变性规律  28-31
    2.4.1 浆液流变性及分类  28-30
    2.4.2 牛顿流体  30
    2.4.3 塑性流体  30-31
    2.4.4 假塑性流体  31
  2.5 本章小结  31-32
第三章柔性管加筋注浆单点试验研究  32-48
  3.1 概述  32
  3.2 柔性管加筋单点注浆试验现场实体模型填筑  32-34
    3.2.1 现场实体模型尺寸设计  32-33
    3.2.2 注浆管孔位的布置  33
    3.2.3 现场实体模型修筑  33-34
  3.3 柔性管加筋单点注浆设计参数  34-37
    3.3.1 注浆材料配比及其相关物理力学性质  34-35
    3.3.2 注浆压力  35-37
    3.3.3 注浆试验速率  37
    3.3.4 注浆试验控制标准  37
  3.4 柔性管加筋单点注浆试验成果研究  37-46
    3.4.1 单点注浆试验注浆压力及注浆量记录  37-41
    3.4.2 单点注浆试验现场开挖观测检验  41-42
    3.4.3 单点注浆试验现场注浆扩散半径分析  42-46
  3.5 本章小结  46-48
第四章柔性管加筋注浆施工新技术的应用研究  48-70
  4.1 工程概况  48-50
    4.1.1 工程概述  48
    4.1.2 工程地质条件  48-49
    4.1.3 水文地质条件  49-50
  4.2 现场柔性管加筋注浆试验模型和注浆设计参数  50-54
    4.2.1 柔性管加筋注浆试验模型  50-51
    4.2.2 注浆材料配比及其物理力学性质  51-52
    4.2.3 注浆压力  52
    4.2.4 总注浆量计算  52-53
    4.2.5 柔性管加筋注浆管注浆半径计算  53-54
    4.2.6 柔性管加筋注浆管的注浆方法及注浆控制标准  54
  4.3 柔性管加筋注浆新技术处理台背回填施工工艺及操作记录  54-61
    4.3.1 柔性管加筋注浆新技术处理台背回填施工工艺流程图和施工步骤  54-56
    4.3.2 柔性管加筋注浆新技术处理台背回填质量控制要点  56-59
    4.3.3 柔性管加筋注浆新技术操作现场单管注浆记录分析  59-61
  4.4 柔性管加筋注浆新技术处理台背回填质量检测  61-68
    4.4.1 柔性管加筋注浆处理台背回填密实度试验成果及其分析  61-62
    4.4.2 K_(30)承载力试验结果及分析  62-63
    4.4.3 圆锥动力触探(N_(10)、N_(63.5))测试结果及分析  63-65
    4.4.4 沉降观测结果及分析  65-66
    4.4.5 现场开挖观测结果及分析  66-68
  4.5 本章小结  68-70
第五章柔性管加筋注浆的数值模拟  70-84
  5.1 颗粒流方法的基本思想  70-71
    5.1.1 颗粒流方法的基本假设  70-71
    5.1.2 颗粒流方法的特点  71
  5.2 颗粒流的物理模型  71-73
    5.5.1 物理方程一力和位移的关系  72
    5.2.2 运动方程—牛顿第二运动定律  72-73
  5.3 颗粒流接触本构关系—接触刚度模型  73-76
    5.3.1 线性接触模型  74-75
    5.3.2 Hertz-Mindlin接触模型  75-76
  5.4 PFC~(2D)数值模拟方案及模型建立  76-78
  5.5 PFC~(2D)数值模拟不同围压条件下浆液的扩散半径  78-83
  5.6 本章小结  83-84
第六章结论与展望  84-86
  6.1 本文主要研究成果  84
  6.2 创新点  84
  6.3 有待进一步研究的问题  84-86
参考文献  86-91
致谢  91-92
攻读硕士期间的论文发表情况及科研情况  92

柔性管加筋注浆新技术试验及应用研究

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