[发明专利]临坡面岩体竖向裂隙注浆设计方法

说明书

本发明公开了临坡面岩体竖向裂隙注浆设计方法，方法包括：根据岩体竖向裂隙注浆模型，拟合建立裂隙开度、单孔注浆量与最大膨胀压力之间的关系以及裂隙开度、单孔注浆量与扩散范围之间的关系；获取实际临坡面岩体的竖向裂隙和岩体的几何尺寸；根据稳定性验算，计算注浆过程中实际岩体竖向裂隙面允许承受的最大膨胀压力；根据裂隙开度、单孔注浆量与最大膨胀压力之间的关系，计算出单孔注浆量；根据裂隙开度、单孔注浆量与扩散范围之间的关系，计算出浆液扩散范围；根据浆液扩散范围、单孔注浆量、实际岩体的几何尺寸以及注浆布孔形式，计算出注浆孔数以及注浆孔间距。本方法有效降低岩体竖向裂隙充填注浆的主观性，科学注浆。

技术领域

本发明涉及岩体加固技术领域，尤其涉及临坡面岩体竖向裂隙注浆设计方法。

背景技术

岩石由于在风蚀、水蚀、冻融及重力侵蚀交互作用下，常常呈现出复合侵蚀模式。

岩体通常发生块体状侵蚀存在大量竖向裂隙，裂隙构成了水流下渗的通道，在冻融循环和水侵蚀作用下，裂隙不断下切，裂隙面两侧咬合力丧失，使临坡面的砒砂岩块体与母体完全分离，产生下坠、倾覆趋势，当达到一定极限状态时即突然发生崩塌，形成块体状重力侵蚀。

临坡面岩体崩塌常常会造成严重的后果，例如：公路两旁的临坡面岩体崩塌会造成公路中断，更甚至会危害行人的生命财产安全。

以砒砂岩为例：我国鄂尔多斯高原地区分布着一种特殊泥沙岩—砒砂岩，面积约1.67万km2，其土壤侵蚀模数最高达76000t/km².a。虽然砒砂岩区仅占黄土高原地区总面积的2.6％，但产沙量却占到整个黄土高原地区输入黄河粗泥沙的30％左右，是黄河中游水土保持工作的重点地区。

导致高产沙量的主要原因在于砒砂岩特殊的岩性。由于颗粒间胶结程度差、结构强度低，蒙脱石含量高，遇水膨胀泥化，加上冻融循环作用，岩石结构极易遭到破坏，在风蚀、水蚀、冻融及重力侵蚀交互作用下，呈现出复合侵蚀模式。其中重力侵蚀占总侵蚀量的30％以上，重力侵蚀产生的松散堆积物，是黄河中游土壤侵蚀产沙的主要来源。因此，加强对砒砂岩区重力侵蚀的治理，对于控制土壤侵蚀、减少入黄泥沙具有重要意义。

重力侵蚀主要有泻溜、崩塌、滑塌等表现形式，其中以崩塌为主要形式的块体状重力侵蚀现象十分突出，其发生具有突然性，所产生的侵蚀量和破坏性往往比较大。

通常发生块体状侵蚀的砒砂岩层中存在大量竖向裂隙，裂隙构成了水流下渗的通道，在冻融循环和水侵蚀作用下，裂隙不断下切，裂隙面两侧咬合力丧失，使临坡面的砒砂岩块体与母体完全分离，产生下坠、倾覆趋势，当达到一定极限状态时即突然发生崩塌，形成块体状重力侵蚀。

通过注浆充填临坡面砒砂岩体中的竖向裂隙、从而封堵水流通道、避免水流下渗、阻止裂隙下切趋势，同时借助浆液固化后所产生的粘结力，使裂隙两侧岩块粘接在一起，从而提高临坡面岩块的稳定性、避免崩塌是防治块体状重力侵蚀的重要措施之一，然而由于砒砂岩岩性特殊，对水敏感，传统的注浆材料如水泥浆、水玻璃等，由于均以水作为溶剂或主要反应成分，会对砒砂岩结构造成破坏，使得加固效果被严重削弱甚至完全丧失加固作用。

可以通过注入非水反应浆料，例如：高聚物浆液，浆液固化后所产生的粘结力，使裂隙两侧岩块粘接在一起，提高临坡面岩块的稳定性。同时由于高聚物浆液不以水作为溶剂或主要反应成分，因此不会对砒砂岩体结构产生附加侵蚀破坏。