海底隧道复合注浆机理研究

海底隧道作为一种重要的跨海通道方式在国外已得到广泛的应用。我国海岸线较长，随着经济的快速发展将修建多条跨海隧道工程,海底隧道给人类带来了巨大的便利和财富，同时也孕育了极大的风险。渗水是海底隧道最大的威胁,而注浆是防渗和加固最常用和有效的方式。.本文针对海地隧道的特点，采用复合注浆的新理念，对其机理进行研究，总结出在海水和富水高压条件下复合注浆浆脉的结构形式，提炼出结合体（浆脉和被注载体）的力学模型，形成计算公式，获得海底隧道复合注浆机理，指导海底隧道的注浆。 2100433B

注浆加固是地下工程结构事故处理与预防的主要手段，由于岩体工程的隐蔽性以及岩体内部裂隙、孔洞等缺陷分布的随机性，开展注浆加固后岩体的破坏机理研究，是一个具有挑战性的研究课题，关于周期荷载下的注浆加固体的力学性能及破坏机理研究尚无系统研究，其疲劳寿命及损伤演化模型尚未建立，本研究基于试验研究，以注浆加固后的岩石及类岩石材料为研究对象，通过抗弯及抗压静态加载和疲劳加载试验，揭示注浆加固后的破坏机理，并建立相应的疲劳寿命方程和损伤演化模型，本项目研究完成了: (1)探讨了树脂和水泥加固含裂隙红砂岩、大理岩、类岩石材料的压缩破坏机理，分析了注浆材料、裂纹类型、裂纹数量岩石类型等因素对应力重分布即开裂模式的影响规律；(2)揭示了树脂加固含裂隙岩石三点弯破坏机理，研究三种裂隙形式、注浆深度、增韧树脂对破坏模式的影响规律；(3)考虑应力比对疲劳寿命的影响，建立了压缩和三点弯疲劳双对数高频疲劳寿命方程，结果吻合较好，疲劳寿命存在应力水平的门槛值，当应力水平小于门槛值，不会发生疲劳破坏，当循环比n/Nf达到0.5时，裂隙面横向应变突然迅速增加达到了门槛值导致开裂，与试验中观测到的开裂现象一致。(4)应力水平是影响疲劳力学性能的主要因素，当应力水平较高时，试样的损伤破坏分为三个阶段，即，初始损伤加速阶段，裂纹稳定扩展阶段和裂纹不稳定加速扩展阶段。而当应力水平较低时，损伤破坏退化为二个阶段；(5)根据Logistic 模型，提出一种倒S型曲线模拟疲劳损伤演化曲线，实测数据与拟合曲线吻合较好。本项目的资助下，共发表论文9篇，申请专利2项，出国参加国际会议1次并作分组报告，培养硕士研究生2名，另外还有1名在读硕士研究生。本项目研究成果可为地下及其他岩土工程注浆加固后效果评价提供理论与试验依据，为岩土工程事故处理及设计方案提供基础数据，具有重要的科学意义和实用价值。 2100433B

钻孔灌注桩存在因泥皮降低侧阻与沉渣降低端阻及承载力离散等问题，故灌注桩后注浆技术应运而生。但目前对灌注桩注浆后带来桩端持力层的加固作用、残余应力等方面缺乏研究，同时对桩基的破坏方式与破坏机理缺乏系统研究。本课题采用室内注浆模拟试验、 现场注浆试验、现场静载试验、钻孔取芯观测及理论建模研究相结合的方式，对桩端后注浆过程中浆液扩散、桩端加固作用、残余应力及破坏机理进行系统研究。通过室内试验研究了注浆对土层物理力学参数的影响、砂土浆液的可注入性的影响因素以及浆液在不同土体中的压滤、压密和劈裂效应及其发展规律；通过现场试验研究桩端后注浆残余应力及变化规律、桩端后注浆残余应力对桩基承载力的影响以及桩端后注浆破坏方式和破坏机理；在试验的基础上，建立了后注浆过程中渗透注浆、压密注浆模型，水泥浆液压滤模型以及桩端残余应力模型等内容。课题研究结果很好的解决了桩端后注浆过程中的关键难题，为后注浆的推广应用提供了很好的基础。 2100433B