[发明专利]一种膨胀性软岩土的原位改性加固方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软岩土体的加固方法，尤其是一种应用于岩土工程的灾害防治和软基处理的膨胀性软岩土原位改性加固方法。

背景技术

在现有膨胀性岩土的工程领域中，都有一个灾害防治和软基处理问题，包括地质灾害和工程灾害，尤其是软岩巷道的支护与加固，其中重点处理和防治的对象是膨胀性软岩土体，这种岩土体往往含有大量黏土矿物，通常为蒙脱石族、伊利石族和高岭石族等三大类，在这三大类中又以蒙脱石族的性能最差，蒙脱石是一种物理化学性质极端活泼的物质，极易吸水膨胀，产生膨胀应力使处于这类岩土体中的工程建筑产生大变形；且吸水后岩土体强度迅速降低甚至泥化，导致岩土体失稳而坍塌，造成安全事故，危及人身安全。

在工程中对膨胀性软岩土体的加固支护处理方法基本上是被动的支护与锚固、注浆加固和夯实碾压，这些方法均是通过改变软岩的外在因素以控制软岩工程的稳定性，存在着较大的局限性和时效性，因此，寻求提高软岩土体自身的物理力学特性以控制软岩土体及其工程的长期稳定性的方法显得十分迫切。

发明专利CN101319612A公开了“一种软岩的电化学加固方法”，其基本原理是采用人工方法对软岩施加直流电场，在电场作用下软岩内部带电离子发生定向移动，从而使软岩的物质成分和结构发生改变，吸水膨胀性降低，强度提高，产生不可逆转的固化。但由于对软岩电化学特性、水理特性、电化学加固效果缺少专业系统的研究，以及实际施工过程中所需电流、电压、电解液、加电时机、加电时间和加电方式等参数认识不清，造成该方法缺少实际操作性，进而无法在工程实践中推广应用。

发明专利CN101462894公开了一种“软岩表面憎水处理方法”，其基本原理是在软岩表面喷淋憎水高分子表面活性剂对软岩表面进行封护，防止大气中的水蒸汽进入软岩中，但这种方法只是阻止或延缓了软岩土体的工程性质的劣化速度，并没有从根本上改变软岩本身的力学和物理化学特性，工程实践证明使用该方法处理的软岩土体仅能保持原有特性数月，仍需不断的返修，无法满足软岩土工程的长期稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种膨胀性软岩土的原位改性加固方法，以改变膨胀性软岩土体物质成分和微结构，从根本上改变软岩土体的物理力学特性，进而实现软岩土的长期稳定。

基于上述问题和目的，本发明所采取的措施是一种膨胀性软岩土原位改性加固方法，该方法包括下列步骤：

(1)对软岩土取样，制成岩土芯试件；

(2)对岩土芯试件进行力学强度、膨胀、软化、崩解和浸泡吸水试验，得到相应参数；

(3)对岩土芯试件进行渗透注浆改性试验，得到注浆压力、作用时间、温度与改性液渗透扩散的速度和范围的关系曲线；

(4)对上述步骤(3)得到注浆后的岩土芯试件再次进行上述步骤(2)所述的试验；

(5)对比上述步骤(2)和上述步骤(4)的试验结果，确定渗透注浆改性参数；

(6)根据上述步骤(3)和步骤(5)的试验结果，确定软岩土体中注浆孔的深度和间排距，并进行打孔、埋管和水泥砂浆封孔；

(7)对软岩土体中压注改性硅烷偶联剂；其注浆压力是1～5MPa，注浆温度是20～100℃，注浆时间是1～5d；

(8)对软岩土体表面喷淋改性硅烷偶联剂，实现对膨胀性软岩土原位改性加固。

在上述一种膨胀性软岩土原位改性加固方法中，所述的硅烷偶联剂是KH550、KH560、KH570、KH580和KH590中的一种；所述的注浆温度进一步选为75～85℃；所述的渗透注浆改性试验装置是试验架中设置有试样模具和岩土芯试样；在试验架的底端设有泻流口；在试验架的顶端由高压软管连通盛有改性液硅烷偶联剂的加热容器，并在高压软管上设置有手摇泵、单向阀和压力表。

本发明膨胀性软岩土原位改性加固方法与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

(1)本发明通过硅烷偶联剂与软岩土的偶联反应，改变软岩土的物质成分和结构，排除软岩土内部结构水，增强软岩土的物理力学性能，降低其水敏性，从而从根本上解决了软岩土工程的加固问题。

(2)加固改性材料无色无味无毒性，不会形成对环境的二次污染。

(3)本方法可使膨胀性软岩土的浸泡吸水率降低63.1％～92.7％，强度提高1.4～2.3倍。

附图说明

图1是本发明膨胀性软岩土原位改性加固方法实施路线图；

图2是本发明渗透注浆改性试验装置结构示意图；

图3是本发明注浆压力与改性液扩散半径的关系曲线图；

图4是本发明注浆时间与改性液扩散半径的关系曲线图