高压喷射注浆防渗帷幕防渗机理及其应用研究

摘要

高压喷射注浆技术是在化学注浆的基础上与高压水射流切割技术结合而发展起来的一种地基处理方法。其使用的喷射流压力大、速度快、能量高，能够有效地切割土体，在土中形成直径较大的固结体而在防渗工程、地基加固工程中取得良好的效果。由于该技术施工方便、速度快、对土层扰动小、成本低的优点，广泛应用于土木工程、水利工程、环境工程等领域。
　　 本文首先由我国土石坝安全概况引出高压喷射注浆技术，并对该技术的发展状况及其分类、工程应用范围进行简单介绍。
　　 其次，从高压喷射流的构造、力学特性入手，研究了高压喷射流破土机理及注浆机理。
　　 第三，结合有限元软件，注重研究了均质土石坝中全封闭式、悬挂式、半封闭式防渗帷幕的防渗机理，分析得出防渗帷幕在防渗工程中主要作用:①承担大部分的作用水头，削减土层渗透层的渗水压力和水头作用②降低透水层的水流速度，减少单位时间内的流量③延长渗水的渗流路径。同时提出用防渗效率评定其防渗效果，并分析对防渗效率产生影响的主要因素。
　　 第四，对高压喷射注浆防渗帷幕的主要设计参数及其检测方法进行了简要阐述。
　　 最后，论文结合松雅湖生态公园大堤堤基防渗工程实例，对高压喷射注浆防渗帷幕的防渗效果进行分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 渗透破坏的形式

1．3 防渗加固技术

1．4 高压喷射注浆法概况及其发展趋势

1．4．1 高压喷射注浆技术简介

1．4．2 国内外研究状况及其发展趋势

1．5 本文的主要内容

第二章 高压喷射注浆的工作原理

2．1 高压喷射流的构造

2．1．1 单液喷射流的构造

2．1．2 复合喷射流的构造

2．2 气体保护层对喷射流的保护作用

2．2．1 空气中喷射效果的比较

2．2．2 水中喷射效果的比较

2．2．3 气体保护层对水喷流的影响

2．3 高压射流对土体的破坏机理

2．3．1 射流喷射动压力

2．3．2 射流的搅拌效应

2．3．3 射流的水楔破碎效应

2．3．4 射流的气穴效应

2．3．5 喷射流体的冲击破碎作用

2．4 高压注浆法的注浆机理

2．4．1 冲切掺搅作用

2．4．2 升扬置换作用

2．4．3 充填挤压作用

2．4．4 渗透凝结作用

2．5 水泥土的凝结硬化

2．6 水泥土固结体的防渗性能

2．7 固结体的连接

第三章 均质土坝防渗帷幕防渗效果分析

3．1 软件简介

3．1．1 Midas GTS软件

3．1．2 理正岩土软件渗流分析模块

3．2 不透水地基上全封闭式防渗帷幕防渗效果理论分析

3．3 有限厚度透水地基上全封闭式防渗帷幕防渗效果分析

3．4 无限厚度透水地基上悬挂式防渗帷幕防渗效果分析

3．5 多元地基上半封闭式防渗帷幕防渗理论分析

3．6 不同形式防渗帷幕的适用条件

3．6．1 全封闭式防渗帷幕

3．6．2 悬挂式防渗帷幕

3．6．3 半封闭式防渗帷幕

第4章 高压喷射注浆设计及其质量检测

4．1 高压喷射注浆设计

4．1．1 喷射直径的估计

4．1．2 防渗帷幕厚度

4．1．3 布孔形式及孔距设计

4．1．4 进入依托层深度的确定

4．1．5 防渗帷幕顶部位置

4．1．6 旋转速度与提升速度

4．1．7 注浆材料

4．1．8 喷射参数

4．2 高压喷射注浆防渗帷幕质量检测

4．2．1 开挖检查

4．2．2 钻孔取芯

4．2．3 围井试验

4．2．4 钻孔降水头注水试验

第5章 工程实例分析

5．1 地质概况

5．1．1 地形地貌

5．1．2 地层岩性

5．1．3 地质构造及地震

5．1．4 水文地质条件

5．2 工程地质条件

5．2．1 已建堤基工程地质条件

5．2．2 已建堤防概况

5．2．3 下堵口截弯取直段拟建堤基工程地质条件

5．2．4 主要工程地质问题及评价

5．2．5 岩土物理力学指标

5．3 主要建筑物工程地质条件

5．4 该工程特点及建议

5．5 工程设计

5．5．1 设计标准

5．5．2 防渗帷幕轴线布置

5．5．3 防渗帷幕设计

5．6 设计参数分析

5．7 质量检测结果分析

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

附图1 松雅湖生态公园地质平面图

附图2 堤身典型断面图

附图3 注浆平面布置图

参考文献

致谢

攻读学位期间参与的主要项目