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注浆理论研究及其在公路工程中的应用

作　者: 罗恒
导　师: 李亮；吴亚中
学　校: 中南大学
专　业: 岩土工程
关键词: 劈裂注浆注浆压力破碎岩体路面板脱空快修修复柔性管加筋注浆施工新技术
分类号: U415.6
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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引　用: 2次
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内容摘要

注浆在公路工程领域有着广泛的应用,如用来补强加固、堵水、边坡处治、路基路面的病害处治以及特殊地段的处理等问题。现有的注浆理论不能解决注浆压力设计计算、注浆控制及注浆质量的检测。另外,路基填筑过程中,现有的方法还不能有效解决无法用常规碾压技术进行填筑碾压的地段的压实、路基快速抢修等技术难题。本文进一步完善和发展了注浆设计计算及工程应用问题。创新性研究成果可以概括为以下四个方面：(1)现有的劈裂注浆压力设计都是在经验的基础上进行估计和现场试验,导致理论研究严重滞后工程应用。本文根据土体在平而应变状态下的的应力——应变关系、大变形理论,建立了平面应变条件下土体劈裂灌浆压力的设计计算理论,推导出设计计算公式。与实测结果对比表明：该理论与实际情况较为吻合,并成功地应用于柔性管加筋注浆的试验设计及工程处治中,经济、社会效益显著。(2)借助水力致裂理论和非线性Hoek-Brown强度准则,对破碎岩体劈裂灌浆压力的设计计算问题进行了分析,建立了破碎岩体劈裂注浆压力设计与计算的理论公式。现场实测结果与理论计算结果的对比表明,该理论结果与工程实践较为吻合(3)为了从理论上分析路面板脱空注浆加固的布孔方式,注浆压力设计计算,假设浆液在土体裂缝中的流动符合达西定律,劈裂注浆形成的裂缝宽度为均匀裂缝宽度,推导出路面板脱空注浆时二孔、三孔、四孔和五孔注浆加固的布孔方式、注浆压力设计计算方法,理论计算结果与实测值较为接近,证明了上述结论的合理性。指出现有规范规定的五孔注浆布孔方案还存在一定的局限性,并建议多采用二孔及三孔布置方案进行路面板脱空的注浆补强加固。上述理论为工程应用提供了理论依据。(4)以圆孔扩张理论为基础,结合注浆实验和机理分析的研究成果,系统提出了柔性管加筋注浆施工新技术及其设计与施工规程。该成果成功应用于湖南省常吉高速公路沅陵大桥台背的回填土处理及贵州省都匀公路路基塌方沉陷快速处治中。工程应用表明,使用该新技术处理如桥台台背、路基塌方沉陷的应急抢修等无法用常规碾压技术进行处理的地段非常有效。该成果已经获得鉴定,鉴定意见为国际领先水平。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
目录  9-14
第一章概述  14-31
  1.1 课题研究的意义  14-16
  1.2 研究现状  16-30
    1.2.1 注浆在路面工程中的应用研究现状分析  16-18
    1.2.2 注浆在路基工程中的应用研究现状  18-20
    1.2.3 注浆效果检测技术研究现状  20-21
    1.2.4 注浆机理的研究现状  21-27
    1.2.5 注浆在其他方面的工程应用研究现状  27-30
  1.3 本文的主要研究内容  30-31
第二章土体劈裂灌浆压力计算方法研究  31-55
  2.1 前言  31
  2.2 基本假设  31-32
  2.3 广义SMP强度准则  32-34
  2.4 浆液压缩土体的弹塑性解析解  34-35
    2.4.1 扩孔压力计算  34
    2.4.2 塑性区半径和最终灌浆压力  34-35
  2.5 参数分析与工程实例  35-38
    2.5.1 参数分析  35-38
    2.5.2 工程实例对比分析  38
  2.6 劈裂灌浆试验研究  38-54
    2.6.1 拟解决的关键技术问题及主要研究内容  38-39
    2.6.2 预期目标  39
    2.6.3 注浆机理模型试验研究  39-44
    2.6.4 物理力学实验  44-45
    2.6.5 注浆效果检测  45-46
    2.6.7 试验成果  46-54
  2.7 本章小结  54-55
第三章破碎岩体劈裂注浆力学机理分析  55-70
  3.1 引言  55
  3.2 Hoek-Brown强度准则  55-56
  3.3 土体水力劈裂作用的断裂力学分析  56-59
    3.3.1 岩土体水力劈裂作用的断裂力学分析  56-58
    3.3.2 劈裂注浆启劈压力的确定  58-59
  3.4 浆液裂缝发展方向的确定  59-61
  3.5 参数分析  61-65
  3.6 对比分析与工程应用  65-68
    3.6.1 对比分析  65-66
    3.6.2 工程应用  66-68
  3.7 本章小结  68-70
第四章柔性管加筋注浆施工新技术及其试验研究  70-88
  4.1 柔性管加筋注浆压力研究  70-71
    4.1.1 基本假设  70-71
    4.1.2 排水条件下的劈裂注浆压力  71
  4.2 现场注浆试验研究  71-83
    4.2.1 注浆材料及设备  72-73
    4.2.2 试验模型的修筑  73-75
    4.2.3 试验参数的确定  75
    4.2.4 试验实施流程  75
    4.2.5 注浆压力及注浆量记录  75-81
    4.2.6 理论计算结果验证  81
    4.2.7 注浆试验现场开挖  81-83
  4.3 柔性加筋注浆施工新技术设计与施工规程  83-86
    4.3.1 技术适用范围  83
    4.3.2 注浆材料配比  83
    4.3.3 注浆压力选择  83-84
    4.3.4 注浆范围及注浆量  84
    4.3.5 结束标准  84
    4.3.6 柔性管及其孔位布置  84
    4.3.7 注浆方法  84
    4.3.8 填材料要求  84-85
    4.3.9 施工工艺流程图  85-86
    4.3.10 质量保证措施  86
  4.4 本章小结  86-88
第五章柔性管加筋注浆施工新技术工程应用研究  88-108
  5.1 处理桥台台背回填土的应用研究  88-100
    5.1.1 填料及工程概况  88-90
    5.1.2 处理台背回填施工工序  90-94
    5.1.3 注浆处理台背回填土的压力变化及其分析  94-96
    5.1.4 现场的局部开挖验证  96-100
    5.1.5 工程应用的时效性  100
  5.2 处理路基塌方沉陷中的应用研究  100-107
    5.2.1 工程概况  100-101
    5.2.2 路基塌方成因分析  101
    5.2.3 处置原则  101
    5.2.4 处置措施  101-103
    5.2.5 施工方法  103-106
    5.2.6 处置效果  106-107
  5.3 本章小结  107-108
第六章注浆质量检测方法研究  108-119
  6.1 注浆质量检测概述  108-109
    6.1.1 注浆体完整性检测  108-109
    6.1.2 注浆体连续性检测  109
    6.1.3 注浆体坚固性检测  109
  6.2 注浆质量检测方法研究  109-113
    6.2.1 浆液充填的直观观测  110-111
    6.2.2 地质雷达检测方法研究  111-112
    6.2.3 超声波检测  112-113
  6.3 地质雷达检测结果分析  113-116
    6.3.1 检测方案  113
    6.3.2 检测结果分析  113-116
  6.4 注浆质量检测方法  116-118
    6.4.1 注浆质量检测方法建议  116-117
    6.4.2 地表注浆质量检测标准  117-118
  6.5 本章小结  118-119
第七章路面板脱空处治中的注浆孔布置方法研究  119-138
  7.1 路面板注浆理论的分析  119-123
    7.1.1 问题的分析与假设  119-121
    7.1.2 理论推导  121-123
  7.2 最优注浆孔位的布置  123-124
  7.3 路面板注浆布孔方案研究  124-129
    7.3.1 矩形方案布孔  124-125
    7.3.2 三角形布孔方案  125-128
    7.3.3 两孔注浆布孔方案  128-129
  7.4 规范规定的路面板布孔方式讨论  129-131
  7.5 多孔注浆时的相互影响分析  131-134
    7.5.1 矩形布孔方案  132-133
    7.5.2 三角形布孔方案  133-134
  7.6 路面板注浆施工工艺研究  134-137
    7.6.1 钻孔位置及数量的确定  135-136
    7.6.2 注浆的基本要求  136-137
    7.6.3 板底压浆的效果检验方法  137
  7.7 本章小结  137-138
第八章主要研究成果及创新点  138-140
  8.1 本文的主要成果  138-139
  8.2 本文的主要创新点  139-140
参考文献  140-149
致谢  149-150
攻读博士学位以来发表论文及科研情况  150

注浆理论研究及其在公路工程中的应用

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