浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理.doc

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理
　　论文关键词：坝体加固劈裂灌浆数值模拟分析
　　论文摘要：用劈裂灌浆防渗加固技术来改进坝体的稳定性，是堤坝加固领域的一种非常有效的加固方法，多年来该技术在中小型水库上坝防渗加固中得到广泛应用。本体的湿陷固结等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、程度疏松层等隐患得到充填挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗帷幕。改善坝体内部的应力状态，改善坝体的浸透稳定性和变形稳定性。随着劈裂灌浆加固技术的推广应用，其理论研究也得到不断的开展。通过原型观测、室内试验、理论分析和工程总结对浆液劈裂坝体的规律、泥浆固结和坝体压密、浆坝互压以及坝体内部孔隙水压力和土压力的变化规律等方面获得初步成果。
　　劈裂灌浆技术不管在施工工艺还是在理论研究方面获得了不少进展。但是，山于该项技术的特殊性及加固对象的多样性，所以还有很多理论方面的问题没有解决。例如，灌浆轴线的布置，复灌时间确实定，浆液在坝体中的固结规律，灌浆对坝体应力应变的影响，灌浆效果及持久性问题等。劈裂灌浆的理论研究远远落后于理论需要，甚至制约了该项技术的进一步推广。
　　2土坝劈裂灌浆加固机理
　　土坝劈裂灌浆防渗加固机理是多方面的，首先是坝体内部应力的分布规律为劈裂灌浆提供了可能性，再就是灌浆过程中的泥浆的劈裂充填作用、浆坝互压作用、坝体湿陷固结作用、坝体内部应力调整作用等。
　　，指是在水压力作用下，使原物体产生裂缝或使原有裂缝扩大的过程。假设无限域中的圆孔受到均匀液体压力p，要计算介质中的应力，已有经典解答。假设介质初始应力为零，那么当p＞σi就会被劈裂，其中σi为介质的抗拉强度。假设果介质初始应力为σ，那么当p≥σ+σi就会被劈裂，式中假设σ是拉应力，那么p+σ≥σi就会被劈裂。
　　，土坝具有梯形断面的条形建筑物，通过对土坝坝体的原形观测及有限元分析，坝体内部应力分布规律一般如下：在坝轴线附近，土坝的竖向应力σi略小于土柱的自重压力，土坝横剖面的程度应力σx，比竖向应力σy小，约等于(-)σy，(-)。土坝填筑质量愈差，那么侧压力系数愈小，坝顶部一定高度σx:还会出现拉应力。土坝的纵剖面的程度应力为σz二介于σx和σy之间。一般情况，土坝坝体压应力符合σyσzσx的规律。根据土坝坝体的应力分布情况，利用水力劈裂原理，在坝轴线附近沿小主应力面布置灌浆孔。泥浆就容易沿这个平面将坝体劈开。
　　。由于劈裂灌浆是以浆液为能量载体，高压泥浆对坝体有很大的充填作用。泥浆充填坝体内部被劈开的灌浆通道，以及与通道相连的各种原有裂缝、洞穴等，充填作用与劈裂灌浆作用是同时进展的。随灌、随劈、随充填，到达缝开、浆到、料满。随着复灌次数的增加，泥浆屡次充填挤压，使原坝体得到挤压、密实，与浆体帷幕一起形成较高的防渗才能，因此到达充填坝体隐患和构造防渗帷幕的目的。
　　。泥浆灌进坝体，其中大量水分随之进入坝体。水除了产生孔隙水压力和对土的性质产生影响外，还对坝体产生湿陷作用。湿陷作用的大小与土坝质量和土料性质有关。湿陷作用对坝体是有利的，可以增加坝体的密实度和变形的稳定性，减少弱应力区范围。停灌以后湿陷作用逐渐变缓，每次复灌都有湿陷，但湿陷率越来越校湿陷使