發(fā)布時(shí)間：2020-03-30 11:46

【摘要】：采空區(qū)覆巖失穩(wěn)變形可導(dǎo)致地表發(fā)生地面塌陷、地裂縫以及山體崩滑等地質(zhì)災(zāi)害,嚴(yán)重威脅高速鐵路、高速公路和地面建筑物的建設(shè)和安全使用。采空區(qū)治理往往以注漿充填效果好,而注漿充填材料研究是采空區(qū)治理技術(shù)體系中非常重要的內(nèi)容。目前,用于采空區(qū)注漿工程的主要有水泥凈漿、水泥砂漿、水泥粘土漿、水泥粉煤灰漿以及水泥水玻璃雙液漿等材料。這些材料不同程度地具有析水率高、結(jié)石率低或者成本較高等缺陷。因此,在現(xiàn)有技術(shù)條件下,研制一種材料易得、施工方便、性能優(yōu)良且成本低廉的注漿充填材料具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文依托甕安生物群地質(zhì)遺跡下伏采空區(qū)治理工程,針對(duì)目前注漿充填材料在采空區(qū)治理中應(yīng)用的不足,采用理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究相結(jié)合的方法,重點(diǎn)對(duì)采空區(qū)注漿充填材料進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,完成了以下研究工作:1.注漿充填材料研制與性能評(píng)價(jià)為了探究注漿充填材料各組分對(duì)材料的性能影響規(guī)律以及最佳配比方案,首先對(duì)高水灰比普通硅酸鹽水泥漿液進(jìn)行注漿性能試驗(yàn)研究。發(fā)現(xiàn)其存在析水率大、結(jié)石率低、凝結(jié)時(shí)間過長(zhǎng)等性能缺陷,提出摻加大比例外摻料的改性方案。通過試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)在高水固比條件下,大摻量粉煤灰水泥復(fù)合漿液相對(duì)普通水泥漿液的結(jié)石率有一定的提高。然后,針對(duì)采空區(qū)注漿充填對(duì)結(jié)石率的要求,提出摻加膨脹材料來進(jìn)一步提高漿液結(jié)石率的改性方案。通過大量試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)在高水固比大摻量粉煤灰水泥復(fù)合漿液中摻加合適比例的NV膨脹劑,不僅可以提高復(fù)合漿液結(jié)石率,還可以起到促進(jìn)注漿充填材料水化反應(yīng)的作用,從而提高固結(jié)體的早期強(qiáng)度。同時(shí)發(fā)現(xiàn)摻加NV膨脹劑后,復(fù)合漿體的膨脹性能和強(qiáng)度發(fā)展具有較好的協(xié)調(diào)性。為了滿足現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)注漿充填材料的性能要求,通過大量試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)添加合適比例的外加劑DFZ,可以使整個(gè)復(fù)合漿液動(dòng)切力減小,便于現(xiàn)場(chǎng)施工。最后,利用正交試驗(yàn)分析方法,研究獲得了兩種采空區(qū)注漿充填材料優(yōu)化方案。并對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)。2.基于微觀特征分析的注漿充填材料水化過程探討為了探究所研制注漿充填材料的水化過程,采用掃描電鏡(SEM)測(cè)試方法觀察注漿充填材料固結(jié)體的微觀形貌。采用微觀結(jié)構(gòu)定量分析方法測(cè)定了試樣照片中顆粒分布分維、面積比例等參數(shù)。結(jié)合水泥水化機(jī)理和粉煤灰水化機(jī)理,探討了注漿充填材料體系的水化過程,建立了其水化過程模型。3.注漿充填效果數(shù)值模擬分析為了探究所研究注漿充填材料的注漿效果,采用FLAC數(shù)值模擬軟件對(duì)甕安生物群地質(zhì)遺跡下伏采空區(qū)注漿充填前后圍巖變形進(jìn)行數(shù)值分析。結(jié)果表明,采空區(qū)的變形主要為垂直方向的變形。在使用本文研究的注漿充填材料對(duì)甕安生物群地質(zhì)遺跡下伏采空區(qū)進(jìn)行注漿充填后,其上覆巖體變形明顯減小。研究成果從注漿充填材料方面為甕安生物群地質(zhì)遺跡下伏采空區(qū)治理提供了可行的解決方案,同時(shí)對(duì)類似工程具有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。
【圖文】：

流型數(shù)學(xué)表達(dá)式為：nyτ = τ +K γ，τy為赫巴動(dòng)切力，單位為 Pa；n 為流性指數(shù)，無位為 Pa·sn。赫巴動(dòng)切力 τy是漿液的實(shí)際動(dòng)切力，，一般會(huì)高于實(shí)際動(dòng)切力。當(dāng)需要確定泵送壓力時(shí)更大。動(dòng)切力越大，表明施工時(shí)需要的泵送壓力就漿液的黏度有關(guān)，在一定程度上可反映漿液的可泵液泵送困難，這對(duì)采空區(qū)注漿長(zhǎng)距離的泵送是不利 n 表示赫巴方程的非線性程度，即漿液的剪切稀釋剪切稀釋性越強(qiáng)。方程的方法步驟為：首先，測(cè)試漿液在不同剪切速速率-剪切應(yīng)力流變曲線。然后，將流變曲線按照賓合，即可得到兩種流變方程表達(dá)式。測(cè)試儀器采用，如圖 2-1 所示。

液早期水化過程的表現(xiàn)。隨著水化反膠類水化產(chǎn)物增多，漿液流動(dòng)性減小，，漿液便達(dá)到初凝狀態(tài)，從與水拌合隨著水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，水化產(chǎn)物進(jìn)全失去可塑性時(shí)，漿液便達(dá)到終凝狀即為終凝時(shí)間。在動(dòng)水條件下注漿時(shí)產(chǎn)生力學(xué)強(qiáng)度，抵抗動(dòng)水壓力的破壞空區(qū)注漿工程來說，尤其是埋深較大漿液過早地失去流動(dòng)性，堵塞注漿通泥種類、水灰比、添加速凝劑、緩凝這些方法都是通過改變水化反應(yīng)的進(jìn)間使用維卡儀測(cè)定，如圖 2-2 所示標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD325.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2607505