饱和粘性土劈裂注浆加固室内试验

第25卷第 3期 21 00 9年月

南

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J u afS u h e tUv ri n f c ce n e oh yoo ro l o t w s ies o y in ea dTc n l g n t

饱 S和粘性土劈裂注加浆固室内试验王玉平宝龙陈朱(.1西南技大科学木工程土与筑学院建

成强都6 30 1 10)四川绵阳6 11; . 0 22 0南交通西学大地工程系质摘要以四：川绵省阳地区的饱软和土为粘研究象，对通过软对土的能粘分谱析验试分了析该土的矿物成分微和观结构组成,讨探软粘了土裂注劈浆的设计方和法要，点得到浆注压力与浆注量随时的变化间线，曲扫描 镜图加和固后物理参前的对数表比劈明注浆裂加软固土效显果。著关键词：和软粘土饱裂注浆能劈谱分文章析号编：6 1 57 21 )—3 02— 4 7 1—5 (0 8 00 07 0中分类号：图U5 . T756文标识献码： A Sl t g G u i g rLao a o yeTto e Str d tlC y p i i on t b r t r s t f ua ae a t hn

A WG Yig.,H a— n HE in N upn Z B olUg,C QN g oa( .hoS il ni ei n r c i, o rwt s iU r t i c n eho g 1, colfCv g rng aAdct t eS uh e n ie Soe eaTcn l oyi Ee n h u t ev s yf c ndo Min g 6a0 1a yn 21 0, Sc u n,Ch n iha i;2.aG o g lEcn negi p rm t e el ia gie r Dena tn, oS uhe io n nvr tC,e gu60 3,S ha C,i a) tow Jsatg U is hnyd 1 0 i1u n hn . t o i eebAs r:ca Be ns a n n cr nlm i rs yoa d a Xp r mce,t e ecm mo r c me l o tsa s dto c ni ge eot oc c p n r sye t torh on t ea eent f tes tr t ds flyo y a n r r n dtT . desg to f t e sfc said c e sn ha ua

e tco afMn i g awe edeme ieh e in eh d m o o ylwa uss d a h td h omn gfot n n dp se trt me i c r bn da .Fo te p oo a dt p ye oim e t eau o tr i u ag rs uewi i ue 'w e e toie h v r hm h t n h h c - s—c n lpc rem eo s e o n dc& ia oo hla ai aa tr f r f ire 6 gn lsi. e w nc s et a i pr ui rigo c e mto o o l a e t s g lo tn n reen f sf si h ftt

m kad e e t er f c .K e s ar aue tcaoy w od S: trtd s f l;Syl r u n;—X y s et m ee p go ti g it r p c orta

r粘软具土高有压缩眭、灵敏高性、度低、透数系小特等性，强渗这特些性其与组物质成颗的粒小大、矿物成分以其及特独的微构结密切相关，程工实际常中需常要加固。周书明¨等结合广州地铁二号线岗晓一江 南区西间隧工道程介绍了软流淤塑泥质地层裂注浆劈的原理、计方法和施工要点 设王，等运哲用裂劈注浆法进软行土地处理的设计基方法施和工艺工，讨了劈注裂浆容许浆压注力的设计计算方法，践明证，探实

用劈运裂注法加浆运固铁营路土软基地是之有效的行。 注浆术作技工程技为术的一个领域新已有0多1年的史历。裂注浆劈地下工在中程着有泛的广用，应0 国内外者对学如何确定注其浆围、注浆范压力、注材浆料及浆注量等数参都做过量大的研究与讨探L。目3 J ,注前浆术施技工工艺较为成，熟有很多成功的实例，主应用要于基地及桩基中。但从微观角研度究劈并其

裂浆加固注果效文的章不并见多。本通文对过土进行软劈裂注试浆验，调整合理注浆的力、压浆液配比的 等，找注出压力和浆浆量注时间的变随关化，系同借助于时扫描镜电E() S M说注明浆固加效的。果1劈裂注设计浆收稿期日0:—0一3l 21 0 1基项金目国家自然科：学基金助资目( o4项7 72 ) N 0 7.14。作简者介：

王玉平 (94一),女 1, 8硕士研究，生要主事岩土体稳从性定析与分加固方面的究。E—研m zqiw p c@r13 cm。a zl y .o: n 6 .o.

第3期

王平玉，:等饱粘和土劈裂注浆加性固室试验内 7 3

1试1样备制

.实本验用为土四绵川阳的饱粘和土性，粘粒含量较高，在一地同点取6土样，个 6土组物样力理学参这见数表1 。表土样1理力学参数物 T a 1 Peyhscm e a h i a bl i-oc n lpcr am ees o ola t r f s i

住度m,一土样编号y// k￣N

重比粒土 比嚣压躲数

1 2软粘土的矿物成分 .7 6 4

l| u J

土矿粘物是类颗一细小、粒具层有结状的构铝或水水硅镁酸矿盐物。一包般伊利括石族、岭高石、族蒙石族、脱腊叶石族及滑石族。等次扫本电镜 ( E描设备为4￥, EE, SM) 40 K V X同进时能行谱分析试验，对并其进行分析，从而确定粘该土的物矿分成。样试表连续喷镀面次2,喷金厚金度达到 2 以上，m使 n0以保证在电镜拍摄时有良好图像的量质。 3

1

O图1矿物成分分析图 iF M. eia o oiina ay i i g ga1 nrl cm p s t nl ss d a m r

o表2粘土化成学分aTl e c o b e Ch 2mi ac mp st Pn oo o l y l o ii h t c af o从上面图片及的能分谱析的结果看，该粘土要主以高岭石、洛石埃 (利石伊水云母( )、蒙脱石为)主1。3浆注材料 .

注材料一般浆用水采浆泥材因其容，易取且成本得低，廉固后的结结体强石度高、无性毒、污染境环。不 劈但裂注时浆，土体压后受固，结液中多余的水在分粘土内无法排出，浆能靠只土粘劈开中的裂排缝出，造 会成跑浆现象，此，往因泥浆水中加入 玻璃可水以其使石率达结到 1 0同。,当加时入缓 剂磷酸凝二氢钠0%适 (水为重泥量 的3 )防止浆过注程中液浆堵注浆塞管，%,以便顺利完成注浆。水采泥用 4 5通硅普盐酸水2#泥泥，浆水灰比：,1泥浆玻与璃体体比积1: .,玻璃浓度 3。e模数 2 5水1水 6水 00B, .。料顺加序为：用一先半

体积热 (水~ 0℃)O5 6溶所人需体磷固二酸氢钠，搅拌5 nm上以，i加至水预体积定( 10浓度%液溶)然。根后水据灰计算比泥水所浆需水泥量用和水量加搅，均拌匀，将再稀好释水的璃与水玻泥溶液混合搅拌倒浆人储浆罐。

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2第5卷

41注浆力压和注量浆.劈裂注浆在是浆注压力作用下向，浆孔内送注人浆液，以服地层克的初始力应和拉抗强度，其沿垂直使于主力应面平土或体度强最平面弱发生裂劈。其目是的通过裂劈压缩土体形成充填缝，裂增到加土体抗达压强，度降土体低渗性透。浆压力是注整个验实的关键注。浆压力小过达到不期预的浆注量扩和散半径的 求要，过大会引起悬空冒浆等题问。劈裂浆注极的压限力满需下足式 l 3:]P≤y(。詈)2g4t詈。) h 5++ (c+ g 4t 5、

二

,、二

,

( )1

其中注为浆孔的深度。验中试，考虑注管浆道压的力损耗浆端头，浆堵塞体等影响，复试调整验注反后采用注压浆为力4~101k a P0。注量按浆下如经公式计验算： =Q,=n ( ) A 1+ ( )2式中：Q为注量 (浆； m)V为土体体积 (。; m ) A为浆注率；为n体土空隙率；有效为灌浆系数； +

为1失损数系各。参个数可查取。一情般况，下浆注量土体为的空隙体。积经整调，实验中取土体积体本的 1。%0

15注方浆法.该系统由行研自制的浆储注罐存带(浆量测液计 )注浆管、、浆注泵力控、制表组成注浆。管为长30 压 5n直 I径为 5m m的钢管 ,T, l/ 子管前 2 0mm左右侧壁端开 m2 ,L,眼梅花布形置，端前口呈端尖嘴0 m4 :孔眼f孔封形闭，使液浆从孔水小平喷土到里柱。

试验骤步：1埋设浆注管一孔口封一密将浆注管与注浆泵连接注一浆一上提浆注管封一口2;注边 ) ()(浆边，观，察详记细注浆录量，压力时间的随变；3化浆 7d (注 )后开挖土体观察浆液，凝形状及固制样察观，测得并无侧单轴限抗压强。度自行研制的浆注储罐存内装先入设计好的浆液在，浆注过程，随着中注浆的量不断减少及注浆以力压的波

动，观察注储存浆上罐面自的带浆液量计测当，浆量注到达需所要求时关，注闭浆阀泵门，终止注。浆16侧限无压抗强试度 .

无侧验限抗强压试度如同三验轴压缩试验中=0时的殊特情，况试时验，分别将备好制的注浆前后的

圆柱试形样于置侧无限缩仪压中，它对加施直垂向压力轴，剪切破坏时试样承受所轴的向压即为力侧限抗无强压 q度。试验中，软土粘破的呈现坏为流变形，塑力应应一变系关曲无线值峰坏点破塑性破坏(),此时取线轴应 变1%=处轴向应的力值作为q 5

2。结与果析分 21构变结化.

利扫用描电对镜不压力下的土同体进行图像处分析理，观结图构像理处度角来，细结构要看素可从微微综合为颗粒形及态列排方式， L孑形隙态及列方式和排联结式形等几个面 j方。次试本分验为两个阶段，第

一阶段在始初劈裂压力取土制样进下行观察，了增代大表性，为降低随机性，别分在两个不深同度取样 ,同在深度个取个不 5位同置土，样每个土样在电上首镜先动转避开异奇点，有在代表性的位部附近续取连 5张由图均为2 0 1 (80倍 )以看出：可原软土状微显图像微结构呈蜂窝状或架空结构，竖直面有较多状或片

一

照片。第二阶段在初始劈压力裂和最终注浆压力下完成整个劈注裂过程，浆样观。察果结如图 2取 。状板聚体，颗土粒排列较比散松，粒间空大；隙颗大粒小分布不均匀 径大，多小分布 0在1 m之— 土颗直 0间，但也颗有集粒体直合径超过 2 m的。颗 粒形状多呈板状、状 土；颗粒间只有原生矿物几的何堆 0球粘

积，而没牢有固的连。从接龄期7d 的浆注合复扫描体镜电片上照清晰看出可注浆，后隙率明显孔降，低水平面有较多具的状粒体，聚较难出面分边，和呈镶现接触嵌等状，态在松土散颗粒空的隙分问许布细颗多粒体晶，晶体将颗土粒间孑充填隙，的地方土的粒颗经已晶被体完全包、裹盖将，颗粒土紧紧连结成一 L 覆并有，体形成一个整体结体构系。通过胶结物质的相互连接接触，胶体结增多，充土填体空隙形骨成结架，构对浆

第期3王平玉，:等饱和粘土劈裂注浆加性固室内试验7 5

结石体强液度起到定决作性用。要

() a原土状

( )

b始初浆压注图力() c注完浆后成图

2图注浆前后土的样微观结构 8(0 S倍M扫描图 )01 E g2 F.iMir t cu eo sipmefrbr u fg (1 0 S Enn a g )c os ur tsf lal e ego n n x0 M Snci I eg o ro i ma

28注浆2力压与注浆量随时间的变化曲线 .

现场详细记的注浆压录与力浆注量随时间变化图如3所示。【_烂 ll L/螂6 453 2∞∞∞ ∞∞∞ O

图 3注浆压、浆力量随时 I变化曲 注线司的 Fg3 i.G r iug e ps&g ort v l og tn r s u e rui ou e C mI ewi m n e H v t t h

i由图3可知，入注粘到土的中浆液通常是一个先密后压劈裂过的程注，浆压力并是不个固定一的数值，而是在一范定内围起伏波动的，与劈裂浆注裂隙的展有关发，系的发展隙总是经历从到无，有裂这由小到大

的程过。始初加压，浆液所时具备量能不大，能不裂劈土。曲线体部分现为吃浆表量少，而压力增长快，此时土体未尚开，裂线曲中一第峰值个压力为裂启压力，随后，产液生裂劈流动 ,浆由于此供时量小浆土于的吃浆量，此因力压有所降，维下在持一压个力值左摆动右浆。液压力在不断推动下迅速产新的裂缝生，缝发展裂到一定程度，注浆压力便又会上升土。体大小中应主力方向有所变改。时这需要便更 的大注浆压力使裂促缝宽加或产生新的裂缝，出项第个二力峰值。总注浆量压主取决要裂于隙的扩速率。展浆注压较力大时，裂

隙扩速展率较大也，而从导注浆致量增大。 3 2注效浆果

注浆.完成7后d, 把体取土进行观察出，液注沿管呈浆树根状劈裂形成一个规不则柱 ,体土体形中在浆成的方向异各、薄一不的片状、状和体状团的纵横交错浆脉的骨架具有透渗、条厚充填和压密效应，与理论分析合。对吻加固土体样取测试物理力指学标和侧元单限抗压强轴度，果表见3结。表3加固土 和体原状土的 理物学指力标及无侧限抗压强度aT l sch- ca ia a aees o en o cd& o i ia ol b e 3 yP

io meh n c pl m tr r fr i f re r n lsgi

从表3可看以出 ,和性土粘注浆后水量降低含、隙减少比饱、孔无侧单轴抗压限强度增大土，的物理体力学性质有所改。另善外，注浆力会压起引孑隙压水变力化， L发生固结再过程，和软粘土劈 裂注加浆固效 果跟饱注浆材料、比、配注压浆控力、制浆注量有关等，用时要结实合际调注浆整压力浆速、率等。应注 (下转第 8页8 )

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第 52卷4结论 线性次二调型节器的权矩阵加是影其响性能好的坏重要因素，了服在设克计制器控选择 加权矩阵的为盲目，性出了种基一网格划于分自适应群蚁法算来寻优最佳权值的方法，其 运于控用制二级倒 立摆提系将统，与基遗于传法算化优的 LR制控器进行对比，真实验明，表并 Q仿经该过蚁群优化加权的矩阵设计的控制器在响应速度、棒性方面鲁都有较好现。表参考文献[]张培林， 1钱林，方曹军，建基于群蚁法算的支向量持机参数优[]化南理工大学京学报09 3,( 4 )4 6—等.. J 2.0 3 4:, 6 84 ]尹秀云[, 2李擎基于.L R的直升最优机控制统设系[计] J .微Q算机信计息， 70 2 ( 1 5 )5. 2 0,3 —1:1— 57[] B D 安德生O, . .3 .. . BJ莫.线尔性优控最制[ .]M北：京学出科社版， 9 182 .[ ]杰曹， 4周鹏，陈希.基平于传算遗的法 LR控器的权制优化[值]工业仪与自表动化置装，0 1 ( )—8 Q 6.J20 1,: . [] Mi-, k ei aJL p fml o l t ri ocm l[n . to o eA O m e i rSd o h-a 5hn rPD. sno QaO t aC rnl tPl aePe t]SuhD raK, UJU v￣m’ a tnT u eog 1 i eo wh e G i ss 0 i . 207 4.~ 63 4.[]Cl ,el o c ao gDsiue . pii tn b n ooi CPo.ei ogi t u a of ecp n6o m iA b￣, roM D f io t r tO z iy At ln s[] ern frF reC ne neno oit db mao C e c

d Eso rAr fil i. rP:F a t cca f i i Le a s rn:E es v e ul n,1 h9 .1 4~ 12 i.le iPr b ii s g913 4

[] rD o Ma Mor b o i m hn S s Om ti ntb C yo l oCe t gAetJ .I E rln nSs i7 i, o,r oC l eT. Aet yt p mz yai on fopri g[n]E E Tsa not— ygc to e aio o an ao s Mat d,C rbei—a t91,1: 1 .e, na ye t sB, 9 6 ( )r1~ 3 mn n c P []L o gL U JCna gW A GY D . snAp c o it g Ma cso BRso dtuj ot eEo tn一A8 I n,I i— h,n N uei rpaoh eWh i te rQ ea Mnl -b ic v li 1 Y a g fgn i fL ri ev ou rh gC .oednPf h 0I8E t a aoC n r ne oon mi n uo a oI ahehn, 0 8oim][r eiog e2 0 EE I tne o f ce Ifrn￣ o dAat tmnz a j.C i 2a 0. t ct rin l ne i li18 1~9 l 9 1.2

[]海滨.段 9蚁群算原理及其法应[ .京用：M]科北学出社，0 5版 2 . 0[ 0Al D uL.ogaHn O . i dEtgnt ueAc s nnb n yt amd Q pra sh J.tmaI oaJu. 1 l,] ioi n ed p s mi str suimet yts RA ocpe[]e nntlo r k u iee r g A Se nL i hf o pt c nadAe i pnt 20, ) 4 ( 5. l a o C umeS ci p alo, 80 45: 5~6 re n c

(接第 7上i页5

3)结语本以绵文地阳区软土为研究的对象过，现场调查通、取样、内宏 、观试验，室微介绍了饱和粘土软劈注裂

浆原的、理计设方法等等。从谱能析分的结果看，该土粘主要高以石岭、洛石(利石)水云 (母埃伊蒙脱石、) 为主通。实验过分可析：次实知验注的浆力并不是一压个固定的值，本

它与注浆量着随裂隙发展在一范定围内波动注浆。层段上有浆脉结石体分布，在软明粘中进土行浆注浆的是遵从劈裂液注机入理的，液浆形证且成了枝状浆脉。微结构变从化图像可以看出，能液土体在中形成横纵错交浆脉的骨架，浆同具时渗有、透充 和填密效应，压液结石形体成骨架支撑作用 ,明裂劈浆注加软固土果效显。浆著说参考文献陈建军.软塑淤流泥地质地铁层区隧间劈裂注浆道加固[]岩土程学工报02,,22:2 2 4 J .2 ,4 ( )0 2~2 . 2[]周书明，1[]王哲， 2 晓南龚，程永辉.裂劈浆注法在运铁营软土地路处理基中应用的][岩力石学工程学与报， 5 20( )1 1 J 2. 04,:9 69~13 .6 2[]健邝， 3政王杰，岩注浆理土论与程工践实[.等 .] M京北：科学出社版， 0. 2 1 0静压与陈裂劈浆加注固铁路路的基效果析[]水分地文工质程地质 99,2 ()5 5 . J. 1 9 6 4,:￣ 7 4[]卢文阁，晨 . 4 [施斌], 5李生，林粘性土微观结构 S图M定量研像究][中科国学，9 5 2, 6 6: 62等 . EJ.1,95 ( ) 6~ 7 6 .[]胡林瑞，6李向全，粘性土微观结构定模量及其型程地工特征质究[研.等.M]京北：质地版出社95, 1 9