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大岗山水电站拱坝基础处理工程辉绿岩脉复合灌浆试验研究

作　者: 温帅
导　师: 汪家林
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 水电工程大岗山水电站辉绿岩脉复合灌浆加固机理效果检测
分类号: TV543
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

大岗山水电站为混凝土双曲拱坝,最大坝高210.0m,在拱坝基础及两岸传力部位分布有较多性状较差的辉绿岩脉,影响建筑物的稳定性。为了有效解决辉绿岩脉地质缺陷这一技术难题,在总结前期试验成果和分析岩脉特征的基础上,选择代表性试验区,采用高压水泥–化学复合灌浆技术,对辉绿岩脉的灌浆加固处理开展了灌浆方案、工艺流程、加固效果和加固机理等方面的研究。试验中对试验区岩体进行水泥灌浆后再进行化学复合灌浆,水泥浆液采用普通硅酸盐水泥,化学浆液采用固结性能良好的CW1环氧树脂,灌浆后试验区岩体的整体性、连续性、坚固性均得到提高,灌浆效果显著。本文主要结论如下:(1)采用高压水泥-化学复合灌浆技术是必要的。辉绿岩脉整体呈陡倾、微细裂隙发育、裂隙开度相对较小,常规条件下水泥浆液难以灌入0.2mm以下宽度的裂隙,为了充分利用化学浆液的真溶液等特点充填、胶结水泥浆液难以达到的部位,采用高压水泥-化学复合灌浆方案,即首先进行高压水泥灌浆,其结束后基础再进化学复合灌浆,研究复合灌浆后的加固效果。(2)采用复合灌浆对辉绿岩脉进行处理是经济的、可行的。经统计分析,水泥浆液在辉绿岩脉中的单位注入量约为在花岗岩中的1/6;在岩体均一性相对较好的基础上进行化学灌浆,既能保证质量又节省灌浆材料,环氧浆液能够充填到宽度0.01mm的极微细裂隙中,且胶结密实。当辉绿岩脉与周围花岗岩的单位注入量差别较大时,依靠注入量很难清楚判断灌浆效果,应结合其他手段进行灌浆效果检测,如声波或钻孔弹模测试手段。(3)复合灌浆施工工艺、参数合理,可指导施工。试验中水泥灌浆孔间距2.0 m,化学灌浆孔间距1.4 m,均分三序施工。水泥灌浆最大目标压力5.0 MPa,主要采用“孔口封闭、自上而下、分段循环”灌浆工艺,实际工程应用中可增加5:1、3:1两级水灰比,提高对微细裂隙的有效灌入;化学灌浆在水泥灌浆基础上复合,最大目标压力4.4 MPa,采用“分段阻塞、纯压式”灌浆工艺,同时采用“压力下结束”和“定量灌注结束”双控标准结束灌浆。(4)试验区岩体完整性、连续性和坚固性提高。化学复合灌浆后两种岩性的单孔波速基本相同(花岗岩段为5184m/s,较灌浆前提高13.4%;辉绿岩段为5153m/s,较灌浆前提高40.9%),跨孔波速为4876m/s,较灌浆前提高14.4%,透水率均小于1Lu,岩体完整性提高;变形模量在15.35~16.60GPa范围内,约为灌浆前的1倍,环氧浆液能够充填到0.01mm的极微细裂隙中,且胶结密实,岩体连续性大幅提高;取芯平均干抗拉强度达到5MPa以上,平均干抗压强度可达75~90MPa,甚至更高,抗剪断系数提高,岩体坚固性增强。(5)复合灌浆加固岩体的实质可归纳为:复合灌浆后裂隙被充填、胶结,其端部应力集中被降低或消除,受力后破坏由压剪状态转变为纯剪,抗扩展、破坏能力提高;试验区岩体在灌浆后不利结构面组合得到改善,形成连续均匀的结构体,部分地应力得到恢复,抗变形能力增大,故灌浆后试验区岩体强度和刚度均得到提高,达到了加固岩体的效果。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章引言  11-23
  1.1 选题依据及研究意义  11-13
  1.2 灌浆技术研究现状  13-20
    1.2.1 灌浆材料的研究现状  14-15
    1.2.2 灌浆方法的研究现状  15-16
    1.2.3 灌浆分类的研究现状  16-17
    1.2.4 灌浆工艺的研究现状  17-18
    1.2.5 灌浆理论的研究现状  18-19
    1.2.6 灌浆施工监控概况  19
    1.2.7 灌浆效果检测概况  19-20
  1.3 研究内容  20
  1.4 思路及技术路线  20-23
第2章工程概况与基本地质条件  23-33
  2.1 工程概况  23-24
  2.2 坝址区基本地质条件  24-29
    2.2.1 区域地质  24
    2.2.2 地形地貌  24-27
    2.2.3 地层岩性  27
    2.2.4 地质构造  27
    2.2.5 岩体风化卸荷特征  27-28
    2.2.6 水文地质条件  28
    2.2.7 岩体地应力特征  28-29
  2.3 坝基主要的工程地质问题  29-30
    2.3.1 河床建基岩体工程地质问题  29
    2.3.2 左岸坝基岩体工程地质问题  29-30
    2.3.3 右岸坝基岩体工程地质问题  30
  2.4 小结  30-33
第3章复合灌浆试验必要性与初步方案  33-43
  3.1 复合灌浆试验的必要性  33-34
    3.1.1 前期试验概况  33
    3.1.2 再次试验的必要性  33-34
  3.2 试验目的、任务及试验区地质条件  34-37
    3.2.1 试验目的、任务  34-35
    3.2.2 试验区地质条件  35-37
  3.3 室内浆材试验研究  37-42
    3.3.1 水泥浆材试验  37-38
    3.3.2 化学浆材试验  38-42
  3.4 灌浆试验的初步方案  42
  3.5 小结  42-43
第4章复合灌浆试验参数选取与工艺评价  43-63
  4.1 固结灌浆试验布孔设计  43-46
    4.1.1 简易布孔形式  43
    4.1.2 多孔布设形式  43-45
    4.1.3 本次试验布孔形式  45-46
  4.2 灌浆参数的选定  46-47
    4.2.1 压力的选定  46
    4.2.2 段长的选取  46-47
    4.2.3 钻孔方位与倾角  47
    4.2.4 钻孔深度及孔径  47
  4.3 水泥灌浆工艺  47-52
    4.3.1 灌浆方法及流程  47-48
    4.3.2 施工方法  48-52
  4.4 化学复合灌浆工艺  52-54
    4.4.1 灌浆方法及流程  52-53
    4.4.2 施工方法  53-54
  4.5 现场灌浆各工序进度  54
  4.6 灌浆工艺评价  54-60
    4.6.1 岩体透水率分析评价  54-56
    4.6.2 单位注入量分析评价  56-58
    4.6.3 透水率与单位注入量之间关系  58-59
    4.6.4 不同岩体的可灌性评价  59-60
  4.7 小结  60-63
第5章复合灌浆加固效果检测与机理探讨  63-104
  5.1 灌浆效果检测及评价  63-99
    5.1.1 灌浆效果检测方法  63-67
    5.1.2 完整性检测成果及评价  67-80
    5.1.3 连续性检测成果及评价  80-95
    5.1.4 坚固性检测成果及评价  95-99
  5.2 复合灌浆加固机理探讨  99-102
  5.3 小结  102-104
主要结论  104-106
致谢  106-107
参考文献  107-110
攻读学位期间取得学术成果  110

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