[发明专利]一种花管注浆加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量的预测方法

说明书

本发明公开了一种花管注浆加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量的预测方法，属于岩石工程技术领域。本发明通过测量需加固的松散碎石土层的密度、含水量与比重，并计算出松散碎石土层的孔隙度；根据松散碎石土层的密度、含水量、比重和孔隙度选用注浆花管，测量所选用注浆花管侧边注浆孔间的孔距，计算出平均孔距；根据所设计注浆压力、注浆流体水灰比、注浆时间和注浆结石体弹性模量公式计算出花管注浆加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量。本发明方法技术可靠，简单易行，可作为采用花管注浆技术加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量设计与预测的理论依据，能为注浆工程实践提供理论支撑。

技术领域

本发明涉及一种花管注浆加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量的预测方法，属于岩石工程技术领域。

背景技术

在中国，碎石土地层分布非常广泛；且大量的基础设施建设项目在碎石土地层筹备建设、建设之中及已建成投入运营。进入新世纪以来，随着社会经济的快速发展，我国对水利水电工程、铁路(高铁)、公路(高速公路)及城市轨道交通(地铁)等基础设施建设需求日益増大。然而，在这些工程建设迅猛发展的同时，所遭遇的工程地质条件日趋复杂，面临的问题愈来愈具有挑战性，诱发各类工程地质灾害也日益增多，如，滑坡、崩塌、泥石流、岩爆、地表塌陷、地表沉降、涌水与突泥等。这些地质灾害，不仅会造成重大的人员伤亡和巨大的财产损失，破坏水资源平衡和生态环境；而且显著影响着工程施工和运营期安全，严重威胁着经济发展和社会稳定。

经过多年的工程实践表明：注浆技术，尤其是花管注浆技术，已成为解决当前碎石土地层中面临的各类工程领域岩土问题首选的有效技术手段；已在建筑、公路、铁路、地铁、矿山、隧道、水电与军事等工程领域得到了非常广泛地应用，并取得了良好的工程效果。

结石体的弹性模量也是检查注浆效果好坏的重要指标。但是，目前国内外还未见相关的利用花管注浆技术加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量的定量预测方法方面的报道与成果。

发明内容

针对现有技术中花管注浆加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量的预测问题，本发明提供一种花管注浆加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量的预测方法，本发明能有效、快速且准确地确定花管注浆加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量指标。

一种花管注浆加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量的预测方法，具体步骤如下：

(1)测量需加固的松散碎石土层的密度ρ、含水量ω与比重G_S，并计算出松散碎石土层的孔隙度φ；

(2)根据步骤(1)松散碎石土层的密度ρ、含水量ω、比重G_S和孔隙度φ选用注浆花管，测量所选用注浆花管侧边注浆孔间的孔距，计算出平均孔距l；

(3)设计注浆压力p、注浆流体水灰比w与注浆时间t，根据结石体弹性模量公式

E＝28.5741p^0.1691w^-0.7358l^-0.1943t^0.0271n^0.3439

计算出花管注浆加固松散碎石土层形成的结石体弹性模量E；弹性模量E、注浆压力p、注浆时间t与注浆花管侧边注浆孔间平均孔距l的单位分别为GPa、MPa、s与cm，注浆流体水灰比w与松散碎石土层的孔隙度φ为无量纲数。

所述步骤(1)松散碎石土层的孔隙度φ的计算公式为

其中，为4℃时纯蒸馏水的密度，单位为g/cm³；松散碎石土层的密度ρ的单位为g/cm³；含水量ω为质量含水量，％；比重G_S为无量纲数。

所述注浆流体水灰比w的计算公式为