第四章1静压注浆

1、第九章 静压注浆法第一节 概述第二节 浆液材料第三节 注浆理论第四节 注浆设计计算第五节 施工工艺第一节 概述 一、注浆二、作用三、应用注浆 利用液压、气压或者电化学原理，把浆液均匀注入地层中；浆液以充填、渗透和挤密等方式，替换土颗粒间或者岩石裂隙间的水分和空气；浆液固化成固结体与原来的地层形成一个强度、防水以及化学稳定等性能有所提高的结石体，这一过程叫做注浆，水电施工中也称灌浆。 岩层注浆岩层注浆注浆的作用 1、降低地基的渗透性； 2、提高地基的强度； 3、减少地基的沉降或不均匀沉降； 4、增加地基的化学稳定性。注浆应用范围 1、水电建设中的防渗与加固注浆 2、矿山防水与加固注浆 3、建筑地

2、基防水与加固注浆4、路桥工程中的加固与防水注浆 5、地下仓库建设中的注浆 6、垃圾填埋场的防渗注浆7 、其它如防、灭火第二节 浆液材料一、材料类型二、材料性能三、化学浆液四、材料选择材料类型 粒状材料： 水泥浆； 粘土浆； 水泥砂浆； 粘土水泥浆； 水泥粘土浆化学浆液无机材料：硅酸盐(水玻璃)有机材料：环氧树脂，甲基丙烯酸酯， 聚氨酯，丙烯酰先胺，木质素 可注比：158515DNGD15被注浆地层粒径级配曲线中15%的粒径；G85浆液材料粒径级配曲线中85%的粒径；地层影响材料性能 浆液粘度，分散度，沉淀析水性，热学性能，凝结性，结石强度，渗透性，收缩性，耐久性，安全性。 化学浆液 聚氨酯 丙

3、烯酰胺 木质素 硅酸盐 聚氨酯 特点： 浆液粘度低，浆液遇水反应，安全无污染，耐久性好，操作简单，经济效益高添加剂： 增塑剂：降低大分子之间的相互作用，提高材料韧性。常用有邻苯二甲酸二丁酯。 稀释剂：降低粘度。常用丙酮与二甲苯。 表面活性剂：提高泡沫的稳定性。常用吐温和硅油。 催化剂：加速浆液与水之间的反应，控制发泡时间。常用三乙醇胺与三乙胺。 吐温吐温80(Tween 80)聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯 性 状：淡黄色至琥珀色油状粘稠液体。有脂肪气味，味微苦略涩，无毒。比重1.06-1.10(25/4)，折射率1.4756，粘度0.4-0.7Pas(25)。易溶于水，可溶

4、于乙醇、植物油、乙酸乙酯、甲醇、甲苯，不溶于矿物油。低温时成胶状，受热后复原。规格试剂级医药级精制品羟值 mgKOH/g808068-85皂化值 mgKOH/g555245-60酸值 mgKOH/g0.81.001.5比重范围1.05-1.10-杂质最高含量（以%计）：灼烧残渣0.7-醇溶解试验合格-水溶液反应 PH5-75-75-7参考价格（元/吨）240001800015000吐温吐温80(Tween 80)返回201甲基硅油甲基硅油分子式或结构式：主要特性及用途：二甲基硅油无味无毒，具有生理惰性、良好的化学稳定性、电缘性和耐候性，粘度范围广，凝固点低，闪点高，疏水性能好，并具有很高的抗剪

5、能力，可在50180oC温度内长期使用，广泛用做绝缘、润滑、防震、防尘油、介电液和热载体，有及用作消泡、脱膜、油漆和日用化妆品的添加剂等。 丙烯酰胺浆液粘度很低，凝结时间可控范围大(几秒到几小时)，固结体渗透性差、稳定性好，固结体强度低，操作简单。木质素 纸浆废液为主，含重铬酸钠，有毒。 硅酸盐 水玻璃(Na2O.nSiO2)一般加入水泥或其它粒状材料 教材P279T5-10波美度：Be=145145/比重模数：m=氧化硅与氧化钠的克分子比材料选择 浆液粘度与流动性；固化时间； 安全与污染； 固结体性能； 材料价格； 注浆工艺。材料性能与裂隙性能对注浆效果的影响第三节 注浆理论一、渗透注浆二、

6、劈裂注浆 三、压密注浆四、电动化学注浆注浆管为阳极 渗透注浆球形扩散理论 柱状扩散理论 袖套管法理论 球形扩散理论 假设条件 被注地层为各向同性的均质砂土；浆液为牛顿流体；浆液从注浆管注入地基；浆液在地层中呈球形扩散。 根据达西定律：24/ggQk iAtr k tdh dr积分后得到：214Qhcr kt r当r=r0时，h=H；r=r1时，h=h0；，代入上式得到：001114QHhktrr31104,3r nQhHh代入上式得到：21011113rnrrhkt已知：由于r1比r0大得多，则010111rrr所以：31103rnhktr311 03rntkhr或：1 0313khr trn

7、其中：k砂土的渗透系数(cm/s)； Q注浆量(cm3)； kg浆液在地层中的渗透系数(cm/s) ，/gkk浆液粘度对水的粘度比；A渗透面积(cm2)； r, r1浆液的扩散半径(cm)；h, h1注浆压力，厘米水头(cm)； h0注浆点以上的地下水压头(cm)；H地下水压头和注浆压力之和(cm)； r0注浆管半径(cm)；t注浆时间(s)； n砂土空隙率。柱状扩散理论 21101ln2rn rrtkh11102lnkhtrrnr袖套管法理论 假定浆液在砂砾石地层中作紊流运动扩散 1 012ek hrtrnd内 管外 管双 塞 管橡 胶 圈套 壳 料套 管袖套管法理论劈裂注浆 砂与砂砾地层按

8、照库仑-莫尔破坏标准计算 在粘性土地层中，劈裂注浆引起土体固结及被挤出，在只有固结作用条件下，可用下式计算注入浆液的体积以及单位土体所需注浆量砂与砂砾地层 按照库仑-莫尔破坏标准计算：1313sincos22c13 c由于注浆压力作用，使地层的有效应力减小，当注浆压力pe达到以下值时，会使地层破坏：11cot22sinwwwwehhKhhKpc-分别为大小主应力-为有效内摩擦角-为有效粘聚力。地层土的重度；w水的重度； h注浆段深度； hw地下水位高度； K主应力比。粘性土地层 注入浆液的体积以及单位土体所需注浆量：2004avVpu mr drvQpma浆液的扩散半径； p0注浆压力； u空

9、隙水压力； mv土的压缩系数； p有效注浆压力。在劈裂存在的情况下可以按下式计算土层的固结度C： 0101100%1VnnCnV注入土体浆液的结石体的总体积；n0土的天然空隙率； n1注浆后土的空隙率。 第四节 注浆设计计算一、设计程序二、设计内容三、方案选择 四、注浆标准五、注浆量六、材料及配方七、扩散半径八、孔位布置 九、注浆压力十、注浆顺序设计程序 地质调查方案选择注浆试验设计计算补充修改设计 设计内容 注浆标准：注浆效果与重量施工范围：注浆深度、长度与宽度注浆材料：材料与配方浆液影响半径：有效扩散距离钻孔布置：孔距、孔排、孔数和排数注浆效果检测方案选择 根据注浆目的选择注浆方案 注浆标准 防渗标准强度与变形标准施工控制标准： 注浆量 注浆压力 扩散半径注浆量 m无效注浆量QVnmV设计注浆体积n地层空隙率材料及配方扩散半径孔位布置 单排孔设l为注浆孔矩，T为注浆