裂隙岩体注浆模拟试验研究.pdf

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1、第43卷第1期人民长江V0I．43．Nll12012年1月YangtzeRiverJan．2012文章编号：1O01—4179(2012)O1—0030—03裂隙岩体注浆模拟试验研究赵宏海，李磊，秦福刚，许光泉，张海涛(1．安徽省煤田地质局水文勘探队，安徽宿州234000；2．安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232001)摘要：通过在模拟的裂隙岩体中进行注浆试验，研究分析裂隙宽度d、注浆压力P、水灰比m的单因素和多因素对浆液扩散半径、注浆后试件的抗压强度P和渗透系数K的影响规律和它们之间的相互关系结果表明：R随着d、P、m的增加而增大，影响最显著的因素是P，其次是d

2、、m；P与d、P呈正相关性，与m呈负相关性，d对P有较大的影响，P次之，m则占有明显的优势；渗透系数K随着d、m的增大而增大，随着P的增大而减小，对K影响最大的是d，其次是P、m。利用计算机优化回归试验数据，得出了它们之间的关系式。关键词：注浆；扩散半径；抗压强度；渗透系数；裂隙岩体中图法分类号：P64文献标志码：A注浆工程多是隐蔽性工程，也是一项极为复杂的900mm×800mmx600mm；容器中两个带孔隔离板系统丁程，浆液在岩体中的渗透过程和最后的注浆效之间为工作区，工作区被划分为3个相互隔绝的区『白J，果是岩体、浆液和注浆工艺三方面共同作用的结果。在3个区间内分布

3、着若干压力传感器。存裂隙地层中注浆，往往要求注入的浆液能够与周围岩体形成连续的、稳定的胶结体，这时注浆孑L的距离必须依据浆液的扩散半径而定。如何确定裂隙岩体中浆液的扩散半径和结石体的抗压强度、渗透系数是长期以来尚未解决的技术难题。在目前的注浆模拟试验中，难以真实地反映裂隙岩体的注浆过程。因此，笔者认为，浆液的扩散半径和结石体的抗压强度、渗透系数主要取决于地层结构参数、浆液性质和注浆参数。本文通过裂隙岩体注浆模拟试验，得出浆液的扩散半径和结体的抗压强度、渗透系数与其影响因素之间的关系，以便指导工程实践。图1注浆试验装置可控压供水装置由可控压水泵、高压溢流阀、卅JK1试验装

4、置说明水管等组成；注浆设备主要包括注浆泵、搅拌器、缓7I}I试验装置是结合实际情况自行研制的(专利号：器、注浆管等；量测系统包括压力传感器、探测头、』1J201020290696．3)，由4部分组成：注浆容器、可控压供表、流量计、黏度计、采集箱、电脑等。水装置、注浆设备和量测系统，如图1所示。2试验材料及试验设计注浆容器是由试验箱、密封盖、隔离板等部分组成，整个容器是由钢板焊制而成，钢板厚5cm，具有很根据裂隙岩体的基本性质，裂隙模型采用砖块堆好的密封性和较强的耐压强度，经测试的注浆容器可砌而成(砖的平均强度为1．09MPa)，裂隙交网络在3MPa水压下正常工作。注浆容

5、器的外观尺寸为状分布。收稿日期：20Il一10—11作者简介：赵宏海，男，高级工程师，硕士，主要从事水文地质勘探3-作、E—mail：zhhswdl23@sina．C0nt第1期赵宏海，等：裂隙岩体注浆模拟试验研究31注浆材料为425号超细水泥、粉煤灰、硅粉、黏土进行渗透注浆，直到压力表的读数达到设计定压并稳等。定20min后停止注浆。利用模型中的探测头可以动态试验选取试件裂隙宽度d、注浆压力P和浆液水灰探测浆液的扩散半径。注浆结束7d后取出模型，测比／7／,为影响因素，以浆液扩散半径R、注浆后试件的抗试注浆后的裂隙岩体的地震波速度'／3、试件的抗压强压强度P和渗透系数

6、为评价注浆效果的重要指标，度P和渗透系数。各影响因素的水平主要根据现场资料和工程经验来确4效果检查及分析定。试验各因素取值如表1所示。表1试验各影响因素取值情况4．1注浆效果检查试验裂隙注浆水灰试验裂隙注浆水灰水平宽度／ram压力／MPa比水平宽度／mm压力／MPa比注浆效果检测方法有很多，诸如施工质量检查及11．000．20．652．00101．4技术资料分析法、钻孔抽(压)水检查法、注浆前后水21．250．40．862251．2l6量比较法、取芯检查法、钻孑L检测法、无线电波透视法、3l50O．61072．5O1．41．841750．81．2地震波测试法等。在实际应

7、用过程中，可以通过单个检测方法，也可以采用多种方法来检查注浆的效果。本次试验采用的检查方法为：地震波测试法和取芯检试验采用方开泰的均匀设计法，选用3种因查法，其测试结果见表3。素7个水平的(7)设计表及使用表进行试验设表3注浆前、后模型试件特征参数对比计。试验顺序安排如表2所示。表2试验顺序试验裂隙注浆水灰试验裂隙注浆水灰水平宽度／mm压力／MPa比水平宽度／mm压力／MPa比l1501．01．852．500．21．O22．250．41．661．25120．831．0O1．41．4720O0．60641750．81．23试验工作原理试验模