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第4章试验大坝基岩灌浆

第四章大坝岩石地基灌浆试验

 

由于各地区的地质条件不同,坝型各异,所以水工设计对大坝岩石地基的要求也不尽相同,以往同类工程的灌浆经验,只能做为参考,不宜直接搬用。

为了使灌浆设计和施工技术要求更符合实际情况,灌浆孔布置更为合理,常常需要先期在工地进行灌浆试验,以试验所得的成果做为大坝基岩灌浆设计、施工的主要参考资料。

灌浆试验是一项比较繁杂而又细致的试验性工作,为了一项特殊目的,常常需要使用多种方法,反复地进行试验。

灌浆试验工程量虽不大,但由于严格要求依照次序施工,其工艺又多是探索和试验性的;同时因施工场地小,使用钻机数目受限,因此,灌浆试验施工时间可能较长,如欲做此项工作,应提前做好安排。

第一节灌浆试验的任务与灌浆试验地段的选择

一、灌浆试验的任务

(1)论证坝基采用灌浆方法处理在技术上的可能性、效果上的可靠性和经济上的合理性,即通常所谓的“三性”。

(2)推荐合理的施工程序、良好的施工工艺、合宜的灌浆材料和最优的浆液配合比。

(3)提供有关的技术数据,如孔距、排距、防渗帷幕厚度和深度以及有关灌浆施工定额资料;选定灌浆压力,提出灌浆机械设备意见等,作为编制大坝基岩灌浆设计和施工技术要求文件的依据。

二、灌浆试验布置的时段

灌浆试验工作一般是在原规定的初步设计阶段或当水工建筑物的位置已经基本确定的情况下进行的。

但对一些重要的工程,或基岩地质条件复杂,如有大的构造断裂、透水性严重、岩层特别软弱等,致使基岩处理对修建大坝具有关键性的影响时,也有在原规定的可研阶段即进行灌浆试验的。

三、灌浆试验的内容

灌浆试验主要包括下述内容:

(1)明确灌浆试验目的与要求,制定灌浆试验工作计划,编制灌浆试验技术任务书。

(2)制定钻孔、冲洗、压水试验和灌浆工艺等项的技术要求和施工方法。

(3)灌浆质量检查与灌浆效果鉴定的方法和标准。

(4)灌浆材料,浆液及浆液结石等的物理、力学和化学性质的试验工作。

(5)灌浆试验资料的整理分析,试验成果的解释及编写试验报告。

四、灌浆试验地段的选择

正确地选择灌浆试验地段,对将来正确地指导基岩灌浆有着重要的意义。

选择灌浆试验地段时,一般应考虑下面几个条件。

(1)试验地段的地质情况应具有代表性常规灌浆试验地段可考虑选在相当于未来灌浆施工地区所具有的中等偏劣的地质条件的地段上。

为了特殊目的进行的灌浆试验,试验地段必须具有代表性。

例如,锦屏一级水电站(坝高305m)基岩灌浆试验主要研究与拱坝建基面和拱座抗力体关系十分密切的Ⅳ2类岩体。

通过灌浆处理可以达到的物理力学性能。

因此,试验地段的地质条件必须能代表IV2类岩体。

通过详细勘查、研究,最终选定了12#平洞和18#平洞两个试区。

经测试孔和经灌浆试验孔取芯,表明该两个试区确实分别地代表了受Ⅲ、Ⅳ级裂缝控制的碎裂结构的Ⅳ2类岩体和受松弛拉裂控制的块裂、板裂结构的Ⅳ2类岩体,试区具有代表性。

(2)帷幕灌浆试验地段,可以选在拟定的防渗帷幕的上游部位,当帷幕灌浆试验完毕后,即使灌浆质量未达到原规定要求,也不影响将来防渗帷幕的修建,同时,还可起到幕前深孔固结作用,有利于坝基的防渗。

如果地质条件比较简单,对灌浆质量有把握时,灌浆试验地段也可选在拟定的防渗帷幕线上,这样,所得到的灌浆成果资料,更符合实际地质条件。

灌浆试验完毕后,本试区即可作为防渗帷幕的一部分,从而可以节省防渗帷幕的工程量。

固结灌浆试验地段,有条件时可选在坝址区需要处理的部位。

灌浆试验完毕后,就做为将来基础固结灌浆处理的一部分。

也可以选在其他适当部位。

(3)由于灌浆试验的目的不同,在地质条件复杂而差别又大的情况下,在筑坝区域内,可根据需要,按照实际的具体情况,选择几个有代表性的地段进行试验。

有些大型的坝,当所在地区的地质条件复杂而又多变化时,为了不同的试验目的和各种技术措施的比较,常选择3~4个地段进行灌浆试验。

例如刘家峡大坝,为了给右坝肩的地基处理,地下厂房顶部岩石的加固,左岸断层的防渗和副坝砂砾石基础的防渗与稳定提供设计所需的基本资料,选择了四个地段进行灌浆试验。

潘家口水库大坝选择了一般地区和断层部位两个地段,三门峡大坝为了不同的目的选择了四个地段进行灌浆试验。

长江三峡于1995年7月到1997年8月先后选择了八个地段,共计完成了5组帷幕灌浆试验和4组固结灌浆试验。

国外如巴基斯坦的孟格拉坝,做了四个地段的岩石基础灌浆试验和一个地段的砂砾石层灌浆试验。

(4)选择灌浆试验地段时应考虑地形、机械搬运条件、材料运输条件、供水情况以及试验场地平整、施工的难易等。

从地形来讲,灌浆试验地段距离岸坡临空面应尽量远一些,防止当采用较大的灌浆压力时,浆液顺从岩石裂隙由岸坡外漏,影响灌浆资料的分析。

在工地经常采用:

①在岸坡处开挖一平台;②利用勘探平洞。

两种方法形成灌浆试验区。

见图4-1中(a)和(b)。

应注意的是试区与岸坡临空面间的距离D应大一些,即使多花一些钱,也是值得的。

过去有些工程因距离较小,浆液外漏,影响了灌浆资料的分析,我们应从中吸取教训,引起注意。

 

 

第二节灌浆试验前应做的调查研究工作

一、灌浆试验前应进行的调查工作

(1)了解坝址区的地质情况,如断层、裂隙、破碎带等的性质和情况。

(2)分析各种不利的地质条件,如大裂隙、破碎带、软弱夹层、岩溶洞穴和填充物的情况等。

(3)调查坝址区的水文地质情况,如地基岩层的透水性、地下水流速、含水层的埋藏条件和地下水的性质等。

二、灌浆试验地段选定后应进行的研究工作

灌浆试验地段选定后,为了编制灌浆试验工作计划,初步制定灌浆技术要求,确定灌浆材料和浆液试验的项目,还应针对灌浆试验的主要目的继续深入地做一些研究工作。

1.岩性的研究对于岩石种类、成分、岩层构造、岩性特征要做仔细的了解和研究,因为这些因素对选择钻

孔方法和灌浆技术措施有很大的影响。

实践表明钻孔的结构、钻进方法和钻孔方向,在很大程度上决定于岩石的硬度。

岩层的完整性或松散程度以及层面和裂隙的倾斜方向。

灌浆的方法和灌浆压力的大小,在一定程度上也是根据岩石的种类和层面的方向而定的。

有时为了解决一项特殊地质问题的处理,常常需要选定一个试验地段,布置一些试验工作。

例如三门峡大坝的第四试验地段是专门为解决破碎带的处理效果而布置的;普定工程初设阶段为了探索断层破碎带的夹泥冲洗和处理,进行了冲洗灌浆试验。

铜街子水电站为了探讨采用高压水流旋喷冲洗而后进行水泥灌浆的方法处理基岩玄武岩第四层和第五层之间层间错动带C5的可能性,专门进行了灌浆试验。

2.裂隙和空洞性质的研究

岩石中的裂隙和空洞是灌浆的直接对象,要取得良好的灌浆效果,必须首先对裂隙和空洞做详尽的研究,搞清它们的性质,如裂隙的宽度尺寸,裂隙的方向,分布的情况;空洞的大小,分布的情况,洞隙中填充物的种类和填充的密实程度等。

这些对选择灌浆方法、灌注材料、钻孔方法、冲洗措施均有着很大的影响。

例如,为了减少钻孔工程量增进灌浆效果,钻孔的孔向布置以与裂隙的方向相垂直为好;裂隙或空洞很大时,需要采取灌注浓浆,或掺用粗粒材料灌注;裂隙或空洞中有填充的粘土质等杂物时,往往需要采取冲洗措施,以清除这些填充物,为有效地灌浆创造条件。

3.地基岩层渗透性的研究

岩石的渗透性是布置灌浆试验,选定灌浆方法的主要依据。

目前在基岩中主要是采用压水试验的方法,求得岩石的透水率,以了解岩石的渗透性质。

根据岩石透水率所编制的渗透剖面图,可以作为确定防渗帷幕深度、厚度以及灌浆试验孔应如何布置的主要资料。

所以,在灌浆试验前详细摸清地基岩层的渗透性是非常必要的。

4.灌注材料的调查与研究

基岩灌浆除主要材料水泥外,有时还需要较多数量的砂、粉煤灰或粘土等作为掺合料。

在灌浆试验前,对这些材料的产地、储量、性能以及开采运输条件等需做充分的调查和研究,并选取试样送试验室进行物理、力学及化学性能试验。

在地基岩层透水率小,而裂隙又细微的情况下,如果对这样的地基岩层还要求进行灌浆以达到某种目的时,一般常需使用磨细水泥作为灌注材料。

磨细水泥可以向水泥厂专门订货,也可以根据情况自行加工磨细。

对磨细水泥的性能与搅拌的方法及设备也应进行试验研究。

若磨细水泥仍不能满足灌浆要求时,则需考虑采用超细水泥或化学灌浆材料进行灌注试验。

5.灌浆浆液的性能试验

适宜的灌浆材料和浆液是取得良好灌浆效果的重要因素。

因此,在灌浆试验前,对所拟使用的各种灌浆浆液也应进行各项试验。

如果考虑在浆液中需加入某些附加剂或掺合料时,同样需要进行试验,了解它们的性能和适当的掺入量,最后确定合宜的灌浆材料及适用的浆液,并确定浆材合宜的配比和外加剂适宜的掺入量。

需要进行试验的各种材料的名称、试验的项目、试验的要求等,均应在灌浆试验技术任务书中予以写明。

灌浆材料和浆液的性能试验的细节见第二章和第三章。

6.地下水的水质分析

了解地下水与河水的水质,鉴定其有无侵蚀性,这与选用灌浆材料的品种有关,如刘家峡大坝基岩的地下水具有硫酸盐的侵蚀性,故采用抗酸水泥做灌浆材料。

第三节灌浆试验孔的布置形式

灌浆试验孔的布置形式,主要是根据水工建筑物对基岩的要求、灌浆试验的目的和基岩的地质条件而定的。

由于上述的要求、目的和条件各个工程往往不同,所以灌浆试验孔的布置也没有一定的规律和形式。

一、帷幕灌浆试验孔的布设

1.单孔

在可研设计阶段,当遇到地质情况比较复杂的地区,有时在该处布置一个钻孔,或是利用某一地质勘探孔做灌浆试验,求得岩石的可灌性能,了解注入量多少及其他一些有关数据,以便对用灌浆方法处理这种基岩有一初步概念。

2.单排孔直线式

灌浆帷幕如果考虑由单排孔组成时,则试验孔可按直线排列的布置形式,就是单排孔直线式。

这种布孔形式又可分为同次序等距孔和同次序不等距孔的两种基本形式。

(1)同次序等距孔形式:

在同次序孔中间,等距插孔,做为下一次序孔,见图4-2,即AC=CB=

AD=DC=CE=EB=

这种布孔形式,具有平行试验的意义,在同样孔距条件下,其试验成果易于分析和正确地反映灌浆的效果。

(2)同次序不等距孔形式:

第I次序孔中间的插孔为不等距,见图4-3,即AC≠CB,以后,在AC、CB各自区段内,再中间插孔时,则均为等距,即AD=DC=

,CE=EB=

这种布孔形式,可以得到较多的不同孔距的灌浆资料。

 

3.双排孔形式

灌浆帷幕如欲以两排钻孔组成时,灌浆试验则可以采用图4-4布孔形式。

4.三排孔形式

图4-5的布孔形式是三排孔形式的一种。

这种布孔形式,既有直线式的加密性质,也有四面围住,逐渐缩小范围的加密性质。

对于三排钻孔组成的灌浆帷幕来讲,这种布孔的灌浆试验有着一定程度的代表性。

5.其他布孔形式

试验孔的布置采用孔排相互垂直的形式时,如试验地段选在设计的帷幕线上,最好是一排孔在帷幕上,另一排孔则与帷幕线垂直。

如三门峡大坝的灌浆试验布孔采取的形式有“⊥”、“┴┬”、“∟”型等。

二、固结灌浆试验孔的布设

1.简易布孔形式

简易布孔通常采用的有下列几种形式,见图4-6。

 

2.多孔布设形式

多孔布设形式,一般常采用的有如图4-7中(a)、(b)、(c)等所表示的几种形式。

(1)图4-7(a)布孔形式

1)基本孔9个,孔号1#~9#,可以求得孔距L和0.707L方格形布孔的固结灌浆效果。

前者有检查孔7#、8#两个,后者检查孔仅为9#孔。

2)10#~14#五个孔是根据需要而增加的,可以求得孔距为0.5L和0.354L方格形布孔的固结灌浆效果。

前者有检查孔12#、13#两个,后者检查孔仅为14#孔。

3)也可仅增加10#、12#两个孔,则可以求得孔距为0.5L方格形布孔的固结灌浆效果,检查孔

为12#孔。

 

(2)图4-7(b)布孔形式

1)基本孔7个,孔号1#~7#,可以求得孔距L和0.707L方格形布孔的固结灌浆效果,但检查孔均为1个,即5#孔和7#孔。

2)8#~11#四个孔是根据需要而增加的,可以求得孔距0.5L和0.354L方格形布孔的固结灌浆效果,检查孔也是各为1个,即9#孔和11#孔。

3)也可仅增加8#、9#两个孔,则可以求得孔距为0.5L方格形布孔的固结灌浆效果,检查孔为9#孔。

(3)图4-7(c)布孔形式

1)这种形式布孔较多,常用于大型工程地质条件复杂而固结灌浆效果对大坝安全稳定又有较大影响的部位,其主要特点一是根据灌浆试验的需要,对新增加孔有较多选择的余地。

二是控制面积范围较大,每种孔距有较多的检查孔,可以相互对比,反映情况充分。

2)基本孔13个,孔号1#~13#,其中1#~9#均为I序孔,但要求仍分为三序施工。

10#~13#四个孔为II序孔,也可视为检查孔,检查孔距为L的方格形布孔灌浆效果,检查数据较多。

3)14#~17#四个孔检查孔距0.707L方格形布孔的灌浆效果,根据试验工作的需要,可以钻设其中三个孔或两个孔。

4)18#、19#和20#孔分别检查孔距0.5L和0.354L方格形布孔的灌浆效果。

也可仅钻设18#、19#两个孔或仅钻其中的一个孔,用来检查孔距0.5L方格形布孔的灌浆效果。

5)这种布孔形式可以结合施工,在需要固结灌浆的基岩部位进行,虽然孔数多些,但可取得较完整的试验资料。

同时所有的灌浆孔也均起到了固结灌浆的作用,可以用作为正式灌浆中的一部分。

三、布置灌浆试验孔应考虑的条件

灌浆试验地段的布孔数量,主要根据基岩的地质条件而定。

地质条件简单而较好的,布孔少些;地质条件复杂而又较坏的,布孔需要多些。

初步设计阶段,如遇地质条件不良而又需要进行灌浆试验时,可考虑布置1~3个孔做简易试验,并尽可能地利用地质勘探孔做灌浆试验。

在技术设计阶段,每个试验段,一般常布置7~9个孔或更多一些。

如潘家口水库大坝、乌江渡水电站大坝帷幕灌浆试验均布置10个孔,如图4-5所示。

国外有关实例,如巴基斯坦的孟格拉坝,有的试验地段布置16个孔,最多的为26个孔。

在灌浆试验孔的布置中,第I次序孔的孔距主要是根据地质条件,如透水性、裂隙性和一定的灌注技术来选定的。

一般的原则是,裂隙发育透水性强的地区,孔距可长些;裂隙不发育,微细者多,透水较弱的地区,孔距可短些。

以后根据每个次序孔的单位注入量和单位吸水量的递减情况,经检查和分析,最后选定合理的孔距、排距及适宜的施工次序。

灌浆试验一般多采用3~4个次序。

在研究了地质条件及坝工设计对帷幕的防渗要求之后,可以初步得出帷幕结构的设想。

根据这个设想,来考虑灌浆试验孔的布置形式。

如果设想的是单排孔帷幕,则宜选定单排孔直线式布孔,如图4-2、图4-3所示。

如果设想的是双排孔帷幕或三排孔帷幕,则可分别采用图4-4和图4-5所示的布孔形式。

第四节灌浆试验施工

灌浆试验施工必须遵循逐渐加密的原则进行,即首先将第I次序孔钻完灌完后,再开始第II次序孔的钻进工作。

但当钻孔深度较大时,这样做耗费的时间长,因此,也可采取相邻两个次序钻孔在高程上相差3~4段的情况下,同时钻进的方法。

例如三门峡大坝灌浆试验中规定:

只有当前一次序的钻孔已进行了三段灌浆后,才允许开始后一次序钻孔的钻进工作。

这样做将有利于质量的检查及资料的分析工作。

一、灌浆试验施工工序

在不同地质条件下,由于灌浆试验目的不同,因而灌浆试验施工工序和实际灌浆施工并不完全相同,冲洗的方法也不尽一样。

一般情况下可按下列顺序进行,即:

①钻孔→②冲洗→③简易压水→④灌浆→⑤待凝后重新钻开原灌浆段→⑥冲洗后再做简易压水检查→⑦检查合格后,再开始钻进下一段。

这里提出“简易压水”一词,以示与“压水试验”有所区别。

后者要求依照规程规范规定进行,如压水压力、压力阶段、稳定标准、稳定时间均有规定,而前者则可依照灌浆试验实际情况具体规定,要求较松,能了解岩层概略的透水率情况即可。

在灌浆试验过程中,简易压水次数多少,使用多大压力,做几个压力阶段,稳定时间多长等问题,均应结合灌浆地区岩石的地质条件及坝工设计对灌浆的要求、目的而定,也不是千篇一律的。

顺序⑤~⑦并非是必要的,应视灌浆试验目的确定。

其主要作用是检查灌浆材料是否合宜,可以在个别或少数灌浆试验孔中进行,如无此要求,则可以不做。

有关钻孔、冲洗、压水试验、灌浆施工工艺、灌浆施工注意事项及施工方法等各方面的内容,见后第五~八章中所述。

现仅简要地叙述在一般情况下,灌浆试验工作中各项工序的主要内容。

1.钻孔

试用各种方法钻进,求得钻进效率最高而又经济的钻孔方法及适用的机具。

2.压力冲洗

根据灌浆试验目的、试区地质条件和水工设计的要求,试用多种方法进行冲洗,为将来正式灌浆施工,选用有效而又经济的冲洗措施。

冲洗压力一般为该段灌浆压力的80%。

3.简易压水

在每一段灌浆前,要做简易压水,压水压力采用该段灌浆压力的80%,此值若超过1MPa,则压水压力采用1MPa,为简便计,仅做一个压力阶段。

有时为与地质勘探阶段地质方面提出的有关渗透资料相对照,在第一个第I序孔钻进时,在每一段灌浆前,常常依照《水利水电工程钻孔压水试验规程》中的规定,进行压水试验。

4.灌浆

在一般情况下,最好采用自上而下的施工方法,这样做既易保证灌浆质量,资料分析也较准确。

灌浆施工工艺依照技术要求进行。

5.检查性简易压水

此项工序只有在灌浆试验认为有必要时,才予进行,见前文所述。

本段灌浆完毕,待凝一定时间后,重新钻开,直至原灌浆段底部,再进行一次简易压水,做法与“3”中所述相同,检查其经过灌浆后是否达到了设计规定的防渗要求,用以验证灌浆工艺的合理性和灌浆效果,以及检查灌注材料是否合宜。

透水率如符合要求,即可开始下一段的钻进,否则,仍需对该孔进行第二次灌浆,直至经检查符合规定要求时为止。

以上系指一般灌浆试验情况而言。

由于灌浆试验目的不同,有时可能对灌浆试验中的某一工序的内容有特殊要求,例如岩石裂隙中充填有较多粘土时,就要特别注意研究冲洗工作,是采用单孔冲洗,还是群孔冲洗,是否需要加用化学剂,采用多大压力,在几个钻孔相互串通情况下,应如何进行灌浆等,对这些问题所采取的试验与施工措施,在灌浆试验技术任务书中均应写明。

二、地表抬动变形观测

在灌浆试验地段上,一般都设置地表抬动变形观测的装置,在灌浆前,灌浆过程中和灌浆后做地表抬动变形观测。

如果试验地段不在帷幕线上或不在固结灌浆地区,则可根据灌浆设备的能力,做抬动变形试验,求出在不同深度下开始发生抬动变形的临界压力值,将来正式灌浆施工时所采用的最大允许压力应小于此临界压力,以保证岩层不因灌浆压力过大而产生变形。

如果试验地段选在帷幕线上或固结灌浆地区,在灌浆试验过程中,地表抬动不应超出设计允许值。

发现抬动,应立即降低压力。

一般讲灌浆宜在无抬动情况下进行。

地表抬动变形观测常用的方法是使用千分表或百分表进行观测,在灌浆孔附近,安设地表抬动测量装置,见图4-8。

近期有的单位设计制造出一种报警仪表,当地表发生抬动时,仪表发出声音示警,两者同时使用,更有利于地表抬动变形观测。

 

 

第五节灌浆压力的初步选定

一、确定灌浆压力的原则

灌浆压力是灌浆能量的来源,是控制灌浆质量的一个重要因素,一般情况下,使用较高的压力是有利的,其优点是:

(1)使浆液能更好地压入岩层中的细小裂隙和空洞,充填紧密、牢实。

(2)可以获得较大的扩散范围,因而所布孔距可以相对地增大,相应地使钻孔数目减少,施工经济,工期缩短。

(3)便于从浆液中尽快、尽多地析出水分,有利于浆液凝结密实,提高结石强度,增强防渗和稳固性能。

但灌浆压力也不能过大,使用压力过大,有时会使岩石裂隙扩宽,甚至产生新的裂隙,使原来的地质条件恶化,或使坝体和岩石抬动变形,发生新的问题,也有可能将浆液灌压到需要灌浆的区域以外,造成浪费。

二、选用的灌浆压力的计算方法

确定不同深度的岩层在灌浆时的允许压力值,常用的有以下几种方法。

但是,不论是用哪一种方法计算出的灌浆压力值,均需在灌浆试验过程中加以验证和修订。

1.由静力平衡条件确定

P=

KγD(4.1)

式中:

P——灌浆压力(MPa);

γ——岩石重力密度(g/cm3或t/m3)

D——灌浆段上面的岩石厚度(m);

K——系数,可采用1~5。

例如:

岩石的密度为2.6k/cm3,D=8m,若取K值为2;

(MPa)

这种计算方法的缺点是系数K值的选用没有一定的标准。

另外,当灌注表层第一段而其上又无混凝土板盖重时,D值为零,由公式求出灌浆压力值也应为零,显然不够合理。

2.由岩石深度的关系确定

P=αD(4.2)

式中:

P——灌浆压力(MPa);

D——灌浆段深度(m);

α——系数,软弱岩石可选为0.04~0.05,坚硬岩石可选用0.08~0.10。

3.由岩石的深度和岩性确定

P=P0+mD(4.3)

式中:

P——灌浆压力(MPa)

P0——表面地段允许的压力(MPa),此值由表4-1中查得;

M——灌浆段顶板在岩石中每加深1m,所允许增加的压力值(MPa),亦由表4-1中查得;

D——灌浆段顶板以上岩石厚度(m)。

 

表4-1m及P0值选用值

岩石分类

岩性

m

(0.1MPa)

P0

(0.1MPa)

常用压力

MPa

I

II

III

IV

V

低透水性的坚固性大块结晶岩与岩浆岩

中等坚固的块状结晶岩、变质岩或大块体裂隙弱的沉积岩石

坚固的半岩性岩石、砂石、粘土页岩、凝灰岩、强或中等裂隙的成层的岩浆岩

坚硬性小的半岩性岩石,软质石灰岩,胶结弱的砂岩及泥灰岩,裂隙很发育的较坚固的岩石

松软的,未胶结的泥沙土壤、砾石、砂、砂质粘土

2~5

1~2

0.5~1

0.25~0.5

0.15~0.25

3~5

2~3

0.5~2

0.5~1.5

0

4~10

2~4

0.5~2

0.25~0.5

0.1~0.25

说明

1.用自下而上的逐段灌浆方法时,m值应选取范围内的较小值。

2.V类岩石,在有外加盖重层的情况下,才能有效地灌浆。

除岩石深度、岩性外,还有考虑到灌浆方法、灌浆次序等因素的,其灌浆压力计算公式仍采用式(4.3),即P=P0+mD。

但P0和m值系由表4-2中选取。

例如在I类岩石中,采用自上而下的灌浆方法,则第III次序孔的P0和m可以选为P0=0.25MPa,m=2×(1~1.5)×0.1MPa=0.2~0.3MPa。

图4-9中的曲线1表示岩石中每加深1m,灌浆压力增加0.1MPa;曲线2表示岩石中每增加1ft,灌浆压力增加1lb/in2,换算为国际单位制即岩石中每加深1m,灌浆压力增加0.023MPa;曲线4的关系式约为P=0.045D;而曲线5则约为P=0.06D。

近期,有的国外灌浆工程建议使有图4-9中所示的曲线3来计算灌浆压力,可供参考。

 

表4-2P0及m值选用表

岩石

分类

岩性

P0

(0.1MPa)

M(0.1MPa)

灌浆方法

灌浆孔次序

自上而下

自下而上

I

II

III

I

II

III

裂隙很少,只有细小裂隙的岩石,结构密实

略受风化的裂隙岩石,没有大裂隙但其中有层理的沉积岩

严重风化的裂隙岩石,有水平或接近水平层理的沉积岩。

结构疏松不坚硬的岩石,如凝灰岩、砂岩等

1.5~3

0.5~1.5

0.25~0.5

 

2

1

0.5

1.0~1.2

0.5~0.6

0.25~0.3

1

1

1

1~1.25

1~1.25

1~1.25

1~1.5

1~1.5

1~1.5

以上所述灌浆压力值的计算,均系在岩石上面无附加盖重情况下的公式,岩石上面若有压重时,灌浆压力还可大一些,其计算方法:

PL=P+

Kγh(4.5-4)

式中:

PL-有压重情况时使

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