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岩土研究院

浆材可灌性和流动性

340 2022-04-19 10:14:53

在地基处理中,灌浆工艺所依据的理论主要可归纳为下列四类∶

1.渗入性灌浆。在灌浆压力作用下,浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙,压力越大,吸浆量及浆液扩散距离就大。这种理论假定,在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏,所用的灌浆压力相对较小。

2.劈裂灌浆。在灌浆压力作用下,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,引起岩石或土体结构的破坏和扰动,使地层中原有的孔隙或裂隙扩张,或形成新的裂缝或孔隙,从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大。这种灌浆法所用的灌浆压力相对较高。

3.压密灌浆。通过钻孔向土层中压人浓浆,随着土体的压密和浆液的挤入,将在压浆点周围形成灯泡形空间,并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力,从而引起地层局部隆起,许多工程利用这一原理纠正了地面建筑物的不均匀沉降。

4.电动化学灌浆。当在粘性土中插入金属电极并通以直流电后,就在土中引起电渗、电泳和离子交换等作用,促使在通电区域中的含水量显著降低,从而在土内形成渗浆“通道”。若在通电的同时向土中灌注硅酸盐浆液,就能在“通道”上形成硅胶。并与土粒胶结成具有一定力学强度的加固体。

既然渗入性灌浆是在地层结构不被破坏的条件下渗入地层,因而浆材的颗粒尺寸必须至少小于土的孔隙尺寸,才能实现渗入性灌浆。换句话说,满足浆材对地层的可灌性条件,是进行渗入性灌浆的前提。

渗入性灌浆与劈裂灌浆的理论基础虽然不同,但两者都是要把类似的浆液注人地基内的天然孔隙或人造裂隙,并力求在较小的灌浆压力下达到较大的扩散距离,因而浆液流变性的好坏对所述灌浆原理都起着重要的影响。

灌浆的目的是要改善土的物理力学性质,而经典灌浆理论则仅叙述浆液在孔隙或裂隙中的渗透规律,这是不充分的,因为除此之外,还有其它一些因素也将影响灌浆的效果。

因此,本节除阐述上述四种灌浆机制外,还把浆材的可灌性、浆液的流变性以及影响灌浆效果的若干因素包括进去,以便更全面地阐明灌浆法的本质和更有效地指导灌浆实践。

(一)粒状浆材的可灌性

在砂砾石层中灌浆时,由于纯水泥浆稳定性较差,化灌材料又较昂贵,故大多数工程都采用粘土水泥混合物作为基本灌浆材料,这就出现了粘土水泥材料对砂砾石土的可灌性问题。需在进行灌浆设计时首先加以解决。

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但在灌浆过程中,尤其当浆液的浓度较大时,材料往往以两粒或多粒的形式同时进入孔隙或裂隙,故而导致渗浆通道的堵塞。因此,仅满足R>1的条件是不够的,还必须考虑由群粒堵塞作用(见图3-13-15)带来的附加影响。

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(二)浆液的流变性

对浆液而言,流变性是指它在外力作用下的流动性。在灌浆工程中,一般要求浆液具有较好的流动性,因为流动性越好,浆液流动时的压力损失就越小,因而能自灌浆点向外扩散越远;但在某些情况下例如孔隙较粗和地下水流速较大时,反而要求浆液具有较小的流动性,以便控制浆液的扩散和降低浆材的消耗。

一般认为,浆液在土孔隙中流动时,其雷诺数不会超过临界值,因而浆液的流变性可用层流条件下的流变参数来表达,即∶

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