【摘要】：粉細(xì)砂地層是一種常見的軟弱不良地層,常見于地下綜合管廊、地鐵、隧道等工程,其結(jié)構(gòu)松散,自穩(wěn)能力差,容易突發(fā)性變形,誘發(fā)事故,該地層的加固防滲處理一直是工程研究的熱點(diǎn)。聲頻振動(dòng)鉆進(jìn)注漿技術(shù)是一種新型的注漿方法,利用一對(duì)反向偏心旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生以人耳能聽見的頻率為50~200Hz的激振力,使粉細(xì)砂土層液化,同時(shí)漿液注入地層進(jìn)行防滲加固處理,可有效的提高漿液的擴(kuò)散區(qū)域和固結(jié)體的質(zhì)量。本文針對(duì)粉細(xì)砂地層開展了聲頻振動(dòng)鉆進(jìn)注漿技術(shù)的研究,通過建立數(shù)學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)的方法,開展了振動(dòng)液化特性、漿液擴(kuò)散規(guī)律等加固機(jī)理的研究,建立了包括振動(dòng)參數(shù)、漿液參數(shù)及土體參數(shù)三者之間的漿液擴(kuò)散模型,通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了擴(kuò)散模型,并在此基礎(chǔ)上提出了聲頻注漿工藝的研究,以指導(dǎo)注漿加固防滲工程,為解決粉細(xì)砂地層的加固防滲問題提出了新思路。論文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)利用FLAC~(3D)軟件研究了在振動(dòng)作用下的土體特性。得出不同深度處節(jié)點(diǎn)的孔隙水壓力變化規(guī)律:振動(dòng)開始后有孔隙水壓力急劇變化區(qū),表現(xiàn)為鉆桿附近區(qū)域先急劇上升又急劇下降,其它地方則相反。不同深度節(jié)點(diǎn)位移的變化規(guī)律:在大約0.018秒時(shí),孔隙水壓力消散的速度已經(jīng)很慢了,同時(shí)土體已基本穩(wěn)定幾乎沒有位移變化了。(2)通過Fluent軟件求解了流動(dòng)阻力系數(shù)及流動(dòng)阻力,研究了不同振動(dòng)條件(振幅、頻率、持時(shí))下流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。對(duì)于土顆粒的物理直徑為0.08mm、漿液密度為1400kg/m~3、振幅0.3mm、頻率80Hz、振動(dòng)持時(shí)0.1s的工況,進(jìn)行了流動(dòng)阻力的計(jì)算,流動(dòng)阻力隨時(shí)間是周期性變化的,最大流動(dòng)阻力為3.4×10~(-7)N,漿液在振動(dòng)作用下流動(dòng)阻力降低,振動(dòng)頻率的提高能降低漿液的流動(dòng)阻力,流動(dòng)阻力的減小增加了漿液的擴(kuò)散距離。(3)基于計(jì)算流體力學(xué)理論和方法,利用Fluent軟件模擬計(jì)算了漿液在地層中的擴(kuò)散距離,提出了聲頻振動(dòng)注漿效果的仿真預(yù)測(cè),由C語言編程的振動(dòng)參數(shù)、注漿壓力、漿液及土體參數(shù)的UDF數(shù)學(xué)模型,建立了三者之間與注漿擴(kuò)散規(guī)律的關(guān)系。并根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果優(yōu)化了注漿孔的間距,證明40mm注漿孔間距是合理的。(4)室內(nèi)振動(dòng)注漿實(shí)驗(yàn)表明保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行的漿液硅氟酸、水玻璃(35°Bé)及水的體積配比為1:8:4,通過靜壓注漿實(shí)驗(yàn)確定漿液的最大容許注漿壓力為5.75×10~4Pa,實(shí)驗(yàn)得出漿液的擴(kuò)散半徑隨振幅、頻率、振動(dòng)持時(shí)的增大而增大;漿液軸向擴(kuò)散距離達(dá)到一定數(shù)值后變化不再顯著,砂性土由于受到的流動(dòng)阻力小于粘性土,無論擴(kuò)散半徑還是軸向擴(kuò)散距離上都比粘性土的擴(kuò)散距離大。(5)振動(dòng)注漿預(yù)測(cè)模型的數(shù)值仿真計(jì)算結(jié)果與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表現(xiàn)出了一致的趨勢(shì)和規(guī)律:在相同的工況下,不同頻率和不同振幅的注漿距離相對(duì)誤差最大均為13.5%,振動(dòng)持時(shí)的注漿距離相對(duì)誤差最大為24.3%,驗(yàn)證了聲頻振動(dòng)注漿仿真預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU753
【圖文】：

中需要照漿高壓，國要達(dá)，孔土遍在夠中國地質(zhì)大學(xué)要加固防水漿液在地層壓噴射注漿國內(nèi)外學(xué)者達(dá)到最優(yōu)的孔隙水壓力土層中快速在 15~50Hz夠廣泛，難以學(xué)（北京）博水滿足開挖要層中運(yùn)動(dòng)的方漿。國內(nèi)振動(dòng)者在這方面做的漿液擴(kuò)散效升高，土體的擴(kuò)散并與z 區(qū)間范圍以在實(shí)際工博士學(xué)位論文要求的地層方式分成四動(dòng)注漿的概做了很多的效果，需要體強(qiáng)度降低，與砂土一起形圍內(nèi)，與土體工程中不同的文 層。四類概念的研要振，形體的

13 1 1sin 2c 力達(dá)到 0.53c 時(shí)加載的周數(shù)。是克服阻力消耗能量的過程，主要完成過程主要包括漿液材料的凝膠和與土體動(dòng)力學(xué)主要研究土體顆粒對(duì)漿液的的關(guān)系對(duì)漿液擴(kuò)散距離的影響。當(dāng)前，的滲透擴(kuò)散理論，如球形擴(kuò)散理論、柱的劈裂滲透理論等，但這些理論都沒有于 50Hz 的機(jī)械振動(dòng)下漿液的擴(kuò)散規(guī)律的球形擴(kuò)散模型，漿液擴(kuò)散模型如圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2717768