劈裂灌浆的作用与机理

时间:2015-07-05 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介:劈裂灌浆的作用与机理 在灌浆压力的作用下,有控制地劈开坝体,在压力的作用下,泥浆充填缝隙,封堵裂缝,同时,挤密坝体,调整坝体应力,此外,泥浆析水凝固后,形成帷幕,从而起到防渗加固的

劈裂灌浆的作用与机理
在灌浆压力的作用下,有控制地劈开坝体,在压力的作用下,泥浆充填缝隙,封堵裂缝,同时,挤密坝体,调整坝体应力,此外,泥浆析水凝固后,形成帷幕,从而起到防渗加固的作用。
1).有控制地劈开坝体
显然,我们的要求是纵向劈开坝体,形成纵向裂缝和帷幕。如何才能有控制地劈开坝体?主要是通过控制灌浆压力来实现。
a).坝体的应力分析
坝体内任一点有三个主应力σ1、σ2、σ3,其方向互相垂直,分别为竖向、顺坝轴线方向和顺河流向,大小分别为:
                σ1=K1γh
                σ2=K2γh
                σ3=K3γh
式中:γ是土的重度;
      h是土的埋置深度;
      K1是坝体内垂直向压力系数;
      K2是坝体内纵向压力系数;
          K3是坝体内横向压力系数。
一般,由于土坝各部分的不均匀性和不均匀变形,K1、K2、K3的顺序不是固定不变的。但在劈裂灌浆时,灌浆压力强迫坝体产生压缩变形和位移,K1、K2、K3呈现K1>K2>K3的规律。
b).灌浆压力的控制
要将坝纵向劈开,形成纵向裂缝,灌浆压力就必须克服坝体的抗劈力。
设在灌浆孔口处的压力为ΔP,灌浆管的长度为h,,浆液的的容重为γ,坝内某一点距灌浆管出口处的高度为h,泥浆从灌浆管出口至该点的阻力为Ph,则该点处泥浆的压力为:
       P=ΔP+γ,h,-Ph
另一方面,坝体的抗劈力为:
       Pl=σ3+│σt│
式中:P是该点处泥浆压力;
      ΔP是灌浆孔口处的压力; 
      γ,是泥浆的容重;
      h,泥浆柱的高度;
     γ,h,是泥浆柱的重量;
      σ3是顺河流向的应力;
      σt是土的轴向抗拉强度;
     Pl 是土的抗劈力。
要将坝纵向劈开,就必须满足:P≥Pl的条件,即:
     ΔP≥σ3+│σt│+ Ph  -γ,h,
2).形成灌浆帷幕
浆液不仅在压力作用下劈开坝体,挤压密实坝体,调整应力分布,弥补坝体某些土区主应力的不足,同时,沿坝轴线形成一道浆体帷幕。
在 坝体上部小主应力不足区,浆体在平面上呈纺锤状。这是因为当泥浆压力大于坝体的抗劈力时,就会在垂直钻孔轴线方向沿孔壁呈辐射状劈开。随着裂缝的进一步扩 大,由于中主应力面上裂缝受到的阻力较大,很快尖灭,裂缝长只有20左右,宽0.5cm~1.0cm;沿小主应力面上的裂缝受的阻力较小,则迅速发展扩 大,形成主浆脉;与小主应力面斜交的裂缝受到阻力的制约很快转向小主应力面。故浆体在平面上呈纺锤状。
在坝体下部正常压应力区,泥浆劈坝比较困难,一开始就沿小主应力面劈开,形成一条主浆脉。
3).浆与坝的相互作用
劈裂灌浆的全过程,是浆压坝,坝压浆,浆坝相互作用的过程。
灌浆时,在灌浆压力作用下,泥浆通过灌浆管射出,压在坝体土上。一方面挤压密实坝体土,充填缝隙,调整坝体的应力分布,弥补坝体小主主应力的不足,改善坝体的应力;另一方面,在泥浆压力的作用下,将坝体沿小主应力的作用面劈裂。
灌浆暂停时,泥浆压力消失,坝体收缩,压迫浆体。在坝体土的作用下,浆与坝体土紧密结合,同时,浆体中的水析出、凝固,形成灌浆帷幕。

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