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土体孔隙灌浆渗流理论及常用加固技术

【摘要】:土体与岩石(体)不同,其地质缺陷主要表现为孔隙上,而不是岩石(体)多表现为褶皱、断层、节理、裂隙、软弱破碎带及泥化夹层诸方面。为此,土体在其结构上是相对均匀的孔隙介质,当灌浆浆液灌入土体内时,将形成空间对称液流。研究表明,土体孔隙灌浆渗流主要以层流形式较为合理,并且多为三维空间扩展。

土体与岩石(体)不同,其地质缺陷主要表现为孔隙上,而不是岩石(体)多表现为褶皱、断层、节理、裂隙、软弱破碎带及泥化夹层诸方面。虽然泥化夹层属土体的一种缺陷恶化,但因对水工程而言它局限于岩石(体)中,而不是大量呈现在土体中。

为此,土体在其结构上是相对均匀的孔隙介质,当灌浆浆液灌入土体内时,将形成空间对称液流。

研究表明,土体孔隙灌浆渗流主要以层流形式较为合理,并且多为三维空间扩展。

有代表性的理论公式(浆液用牛顿体考虑)为:

(1)马格(Maag,1938年)球形扩散公式(适用于砂土):

式中 m——土体介质的孔隙率

kw——水的渗透系数

N——ηgw=kw/kg

kg——浆液的渗透系数;

其他符号意义同前。(www.chuimin.cn)

(2)拉芙莱(Raffle,1961年)公式:

式(8.14)比较符合实际。

(3)卡洛尔(Karol)公式:

(4)土体灌浆柱状扩散计算公式:

式中 ΔP——灌浆压力与地下静水压力之差。

(5)当浆液在土中作紊流运动时,土体灌浆用袖套管法,则其浆液扩散半径(R)为:

式中 D——土体有效粒径。

如果浆液以宾汉姆体考虑,虽然目前尚无理论模型,但可经验地用下式确定灌入的极限半径(RL):

式中 d——土的等效毛细管管径。