岩溶地区土洞地基灌浆处理过程研究.pdf

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1、第48卷第1期地质与勘探VoJ．48No．12012年1月GE0LOGYANDEXPL0RATIONJanuary，2012岩溶地区土洞地基灌浆处理过程研究林青(福建信息职业技术学院，福建福州350003)[摘要]灌浆是岩溶土洞地基处理的一种常用方法，灌浆压力对灌浆施工的有效性有着至关重要的作用。针对岩溶地区土洞地基所处地质环境的复杂性，为了科学合理地确定其灌浆施工过程中的灌浆压力，本文通过传统理论力学分析方法以及数值模拟方法对灌浆过程中灌浆压力变化及其引起的整个地基应力应变场的变化进行了分析与研究，同时与施工现场监测结果进行了对比研究。研究结果表明：在灌浆施工过程中，

2、合理适3"-的灌浆压力既能确保浆液充分填充土洞，又不会破坏原土体结构；通过对原土体抬升位移的监测，能准确预测与控制施．Y-时的灌浆压力；理论分析与数值模拟结果和现场情况吻合较好，为灌浆工艺施工提供了可靠的理论依据与指导。[关键词]灌浆压力理论分析数值模拟岩溶地区[中图分类号]TU478[文献标识码]A[文章编号]0495～533l(2012)01—0160—5LinQing．StudyontheprocessofgroutingtreatmentforsoilcavitiesinKarstareas[J]．GeologyandExploration，2012，48(1)

3、：0160-0164．实践中灌浆压力的确定，多数还是依据设计人员的1引言经验来确定，部分工程通过现场试验确定，理论上的岩溶地区中经常发育有土洞，在这些地区进行计算依据很少(邹金锋，2007，2008)，且由于地质环工程建设时，如不对土洞采取相应处理措施，将会对境的复杂性，对灌浆机理的理解以及过程的认识还建(构)筑物产生不利的影响，严重的甚至引起地基比较浅显。因此本文将从理论上探索土洞地基灌浆失稳而使建(构)筑物无法使用。灌浆是岩溶土洞压力计算依据的同时并对灌浆过程进行数值模拟，地基处理的一种常用方法，它施工简便，实用有效，从而为确保灌浆工艺施工提供理论指导。运用广泛(刘

4、之葵，2004；刘国喜，2005；罗平平，2006)。2灌浆过程稳定性分析在处理土洞地基时，如土洞内无充填物，则可先2．1浆液对土洞洞壁产生的压力在土洞内充填碎石或中、粗砂，然后进行灌浆。灌浆岩溶区的土洞多数呈圆球形，}同内有些有充填就是在压力的作用下，使浆液填充土洞内充填物的物，有些无充填物。对于无充填物的土洞，一般先在孔隙，从而使地基具有相应的承载力。浆液的扩散土洞中充填碎石或砂等，待土洞充填满后，再灌人水能力不仅与浆液本身的扩散物理特性有关，还与灌泥浆液等。假定浆液在土洞内的充填物中按球形扩浆压力大小密切相关。灌浆压力提高，可增大浆液散(协作组，2001)，并且设

5、①被灌物为均质和各向扩散半径，增加可灌性。但是，灌浆压力太大，可能同性；②浆液为牛顿体；③浆液从注浆端注入地基导致土洞周围地基土层结构破坏，降低承载力；灌浆土内；④浆液在地层中呈球状扩散，如图1所示。压力太小，则不能灌满土洞内充填物的孔隙。因此，根据达西定律有：进行土洞地基灌浆，一个合适的灌浆压力范围将是q：KiA=4"rrrK(一dh／dr)(1)此方法成功的关键。虽然灌浆工艺已经发展得很成一dh：dr熟，灌浆施工应用也非常广泛，但到目前为止，工程[投稿日期]201】一08—11；[修改BJ~1]]2011—10—25I[责任编辑]郝情情。[第一作者]林青(1971年

6、一)，女，1993年毕业于中国地质大学，获学：￡学位，高校讲师，现主要从事岩土工程研究工作。E-maillin71891@163，130133。160地质与勘探表1物理力学参数表Table1ParametersofmechaniCS红粘士l9O．370．340．48310——84．3粗砂301OO．2512lO220图2三种状态下的主应力场分布图Fig．2Theprincipalstressfieldsofthreesituations为了防止在灌浆过程中对岩体产生抬动从而对录，在灌浆中，第一个孔第二段(深2．6～3m)有轻微地基结构造成破坏，灌浆时在灌浆孔周围设有3个

7、抬动现象，抬动值为0．002mm，第二个孔第一段(深抬动观测孔，分别距灌浆孔11TI、3fil与5m。抬动0～0．3m)有轻微抬动现象，抬动值为0．001mm，第孔的孔深一般为3in，安装千分表，精度为l／三个孔第一段(深0．3～0．5ITI)有轻微抬动现象，抬1000film，在灌浆中设专人观测并记录。根据观测记动值为0．0015film，此时灌浆压力为600KPa。162第1期林青：岩溶地区土洞地基灌浆处理过程研究(a)P=0kPafc1P一600kPa图3三种状态下的Y向应变场分布图Fig．3DistributionofY-stra