靜動(dòng)力作用下漿液擴(kuò)散理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、本文采用試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，針對(duì)目前注漿領(lǐng)域存在的不足，對(duì)滲透、壓密以及振動(dòng)注漿漿液的擴(kuò)散范圍與理論進(jìn)行了比較深入的研究。歸納起來(lái)，具體的研究和所獲得的一些重要成果如下： 1.在廣義達(dá)西定律和球形、柱形擴(kuò)散理論模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了賓漢體、冪律體漿液在飽和砂土中進(jìn)行滲透注漿時(shí)的擴(kuò)散公式，并提出了公式的求解方法。運(yùn)用該公式可以計(jì)算出擴(kuò)散半徑滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)所需的注漿壓力及其沿地層深度的變化情況。 2.對(duì)兩

2、類(lèi)粘土固化漿液從無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和塑性強(qiáng)度兩個(gè)方面進(jìn)行了研究，分析了各主要因素對(duì)強(qiáng)度的影響程度。 3.設(shè)計(jì)了靜壓注漿模擬試驗(yàn)裝置，該裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：注漿壓力穩(wěn)定可調(diào)；可以有效地觀察漿液在砂土中的擴(kuò)散過(guò)程；可以模擬靜水壓力和動(dòng)水壓力兩種情況。進(jìn)行了滲透注漿模擬試驗(yàn)，觀察到了漿液在砂土中的擴(kuò)散情況，對(duì)比了注漿前后飽和砂土滲水情況。 4.設(shè)計(jì)了振動(dòng)注漿模擬試驗(yàn)裝置，通過(guò)振動(dòng)注漿模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了漿液擴(kuò)散的一些規(guī)律，探討了振動(dòng)注漿

3、機(jī)理。 5.推導(dǎo)了軸對(duì)稱Biot靜力固結(jié)方程，采用虛位移原理和加權(quán)余量法分別對(duì)平衡方程和連續(xù)性方程進(jìn)行空間離散，在此基礎(chǔ)上對(duì)彈性飽和多孔介質(zhì)壓密注漿進(jìn)行了數(shù)值模擬。 6.將彈塑性模型引進(jìn)平衡方程，同時(shí)考慮大位移大應(yīng)變情形，采用Jaumann應(yīng)力速率張量和應(yīng)變速率張量進(jìn)行計(jì)算，并將其應(yīng)用于彈塑性飽和多孔介質(zhì)壓密注漿數(shù)值模擬。 7.以湘江飽和河砂為研究對(duì)象，分析了飽和砂土孔隙水壓力波動(dòng)變化規(guī)律；對(duì)于偏壓固結(jié)以及圍壓較

4、大的等壓固結(jié)，即使在較大的振動(dòng)力作用下或較長(zhǎng)的振動(dòng)時(shí)間內(nèi)，孔壓也無(wú)法達(dá)到圍壓，針對(duì)這種情況本文發(fā)展了一種新的擬合公式；從能量的角度出發(fā)，研究了滯回圈面積累計(jì)之和與孔壓發(fā)展變化之間的關(guān)系；從路徑長(zhǎng)度的角度出發(fā)，研究了軸向應(yīng)變路徑長(zhǎng)度與孔壓之間的擬合關(guān)系；研究了動(dòng)應(yīng)力幅值改變與孔壓變化的關(guān)系。 8.研究了應(yīng)力應(yīng)變滯回圈形狀發(fā)展變化規(guī)律；研究了軸向動(dòng)應(yīng)變的變化與孔隙水壓力發(fā)展之間的關(guān)系。 9.以軸向應(yīng)變作為破壞標(biāo)準(zhǔn)，研究了殘余

5、孔壓與破壞振次之間的擬合關(guān)系。 10.研究了振動(dòng)力作用對(duì)初始劈裂注漿壓力的影響。 11.推導(dǎo)了軸對(duì)稱Biot動(dòng)力固結(jié)方程，并將其應(yīng)用于埋置點(diǎn)源荷載作用下彈性飽和多孔介質(zhì)動(dòng)力反應(yīng)分析。 12.采用飽和砂土動(dòng)力彈塑性模型，同時(shí)考慮大位移大應(yīng)變情形，在現(xiàn)有商業(yè)軟件的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，對(duì)彈塑性飽和多孔介質(zhì)振動(dòng)注漿進(jìn)行了數(shù)值模擬。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新之處：(1)在廣義達(dá)西定律和球形、柱形擴(kuò)散理論模型的基礎(chǔ)上，

6、首次推導(dǎo)出賓漢體和冪律體漿液滲透注漿擴(kuò)散公式。 (2)比較研究了兩種不同粘土組成的粘土固化漿液結(jié)石體強(qiáng)度，分析了差異產(chǎn)生的原因。 (3)設(shè)計(jì)了靜壓注漿和振動(dòng)注漿模擬試驗(yàn)裝置，研究了漿液的擴(kuò)散規(guī)律。 (4)將彈塑性模型引進(jìn)平衡方程，同時(shí)考慮大位移大應(yīng)變情形，采用Jaumann應(yīng)力速率張量和應(yīng)變速率張量進(jìn)行計(jì)算，并將其應(yīng)用于彈塑性飽和多孔介質(zhì)壓密注漿數(shù)值模擬。 (5)以湘江飽和河砂為研究對(duì)象，在大量動(dòng)三軸試驗(yàn)