海底隧道復(fù)合注漿機(jī)理研究

海底隧道作為一種重要的跨海通道方式在國外已得到廣泛的應(yīng)用。我國海岸線較長，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展將修建多條跨海隧道工程,海底隧道給人類帶來了巨大的便利和財(cái)富，同時(shí)也孕育了極大的風(fēng)險(xiǎn)。滲水是海底隧道最大的威脅,而注漿是防滲和加固最常用和有效的方式。.本文針對海地隧道的特點(diǎn)，采用復(fù)合注漿的新理念，對其機(jī)理進(jìn)行研究，總結(jié)出在海水和富水高壓條件下復(fù)合注漿漿脈的結(jié)構(gòu)形式，提煉出結(jié)合體（漿脈和被注載體）的力學(xué)模型，形成計(jì)算公式，獲得海底隧道復(fù)合注漿機(jī)理，指導(dǎo)海底隧道的注漿。 2100433B

注漿加固是地下工程結(jié)構(gòu)事故處理與預(yù)防的主要手段，由于巖體工程的隱蔽性以及巖體內(nèi)部裂隙、孔洞等缺陷分布的隨機(jī)性，開展注漿加固后巖體的破壞機(jī)理研究，是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研究課題，關(guān)于周期荷載下的注漿加固體的力學(xué)性能及破壞機(jī)理研究尚無系統(tǒng)研究，其疲勞壽命及損傷演化模型尚未建立，本研究基于試驗(yàn)研究，以注漿加固后的巖石及類巖石材料為研究對象，通過抗彎及抗壓靜態(tài)加載和疲勞加載試驗(yàn)，揭示注漿加固后的破壞機(jī)理，并建立相應(yīng)的疲勞壽命方程和損傷演化模型，本項(xiàng)目研究完成了: (1)探討了樹脂和水泥加固含裂隙紅砂巖、大理巖、類巖石材料的壓縮破壞機(jī)理，分析了注漿材料、裂紋類型、裂紋數(shù)量巖石類型等因素對應(yīng)力重分布即開裂模式的影響規(guī)律；(2)揭示了樹脂加固含裂隙巖石三點(diǎn)彎破壞機(jī)理，研究三種裂隙形式、注漿深度、增韌樹脂對破壞模式的影響規(guī)律；(3)考慮應(yīng)力比對疲勞壽命的影響，建立了壓縮和三點(diǎn)彎疲勞雙對數(shù)高頻疲勞壽命方程，結(jié)果吻合較好，疲勞壽命存在應(yīng)力水平的門檻值，當(dāng)應(yīng)力水平小于門檻值，不會(huì)發(fā)生疲勞破壞，當(dāng)循環(huán)比n/Nf達(dá)到0.5時(shí)，裂隙面橫向應(yīng)變突然迅速增加達(dá)到了門檻值導(dǎo)致開裂，與試驗(yàn)中觀測到的開裂現(xiàn)象一致。(4)應(yīng)力水平是影響疲勞力學(xué)性能的主要因素，當(dāng)應(yīng)力水平較高時(shí)，試樣的損傷破壞分為三個(gè)階段，即，初始損傷加速階段，裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段和裂紋不穩(wěn)定加速擴(kuò)展階段。而當(dāng)應(yīng)力水平較低時(shí)，損傷破壞退化為二個(gè)階段；(5)根據(jù)Logistic 模型，提出一種倒S型曲線模擬疲勞損傷演化曲線，實(shí)測數(shù)據(jù)與擬合曲線吻合較好。本項(xiàng)目的資助下，共發(fā)表論文9篇，申請專利2項(xiàng)，出國參加國際會(huì)議1次并作分組報(bào)告，培養(yǎng)碩士研究生2名，另外還有1名在讀碩士研究生。本項(xiàng)目研究成果可為地下及其他巖土工程注漿加固后效果評價(jià)提供理論與試驗(yàn)依據(jù)，為巖土工程事故處理及設(shè)計(jì)方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。 2100433B

鉆孔灌注樁存在因泥皮降低側(cè)阻與沉渣降低端阻及承載力離散等問題，故灌注樁后注漿技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。但目前對灌注樁注漿后帶來樁端持力層的加固作用、殘余應(yīng)力等方面缺乏研究，同時(shí)對樁基的破壞方式與破壞機(jī)理缺乏系統(tǒng)研究。本課題采用室內(nèi)注漿模擬試驗(yàn)、 現(xiàn)場注漿試驗(yàn)、現(xiàn)場靜載試驗(yàn)、鉆孔取芯觀測及理論建模研究相結(jié)合的方式，對樁端后注漿過程中漿液擴(kuò)散、樁端加固作用、殘余應(yīng)力及破壞機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)研究。通過室內(nèi)試驗(yàn)研究了注漿對土層物理力學(xué)參數(shù)的影響、砂土漿液的可注入性的影響因素以及漿液在不同土體中的壓濾、壓密和劈裂效應(yīng)及其發(fā)展規(guī)律；通過現(xiàn)場試驗(yàn)研究樁端后注漿殘余應(yīng)力及變化規(guī)律、樁端后注漿殘余應(yīng)力對樁基承載力的影響以及樁端后注漿破壞方式和破壞機(jī)理；在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立了后注漿過程中滲透注漿、壓密注漿模型，水泥漿液壓濾模型以及樁端殘余應(yīng)力模型等內(nèi)容。課題研究結(jié)果很好的解決了樁端后注漿過程中的關(guān)鍵難題，為后注漿的推廣應(yīng)用提供了很好的基礎(chǔ)。 2100433B