CN108842754B - 富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固方法及装置，方法通过将加固浆液和形状记忆合金丝在变形温度下搅拌混合并注入砾卵石层中，所述变形温度大于砾卵石层中的地下水温度，所述形状记忆合金丝具有两种形状，变形温度时形状记忆合金丝折叠为团状并可以穿过砾卵石层中的孔隙，地下水温度时形状记忆合金丝伸展并可以卡在砾卵石层中的孔隙上，因此形状记忆合金丝在砾卵石层中在地下水温度影响下伸展并卡在砾卵石层中的孔隙上，从而减缓流动地下水带走注入的加固浆液，使加固浆液有足够时间凝结硬化并胶结住砾卵石颗粒。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程研究领域,尤其涉及一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固方法及装置。
背景技术
砾卵石层中进行开挖时容易失稳，因此可以在砾卵石层中注浆，而凝固后的浆液可以加固砾卵石层。但若砾卵石层中富含流动的地下水，则注入的浆液往往被地下水冲走，注入的浆液难以快速有效凝结，难以填充砾卵石层的透水孔隙，造成砾卵石层中注浆加固困难。因此需要在注浆初期即降低砾卵石层渗透系数的装置，使注入的浆液在指定的砾卵石层中逐渐凝结硬化而不被地下水冲走。
发明内容
本发明为了克服富含流动地下水的砾卵石层中注入的加固浆液被水流冲走的问题，本发明提供了一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固方法及装置。
本发明的技术方案：一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固方法，包括下述步骤：
步骤1：将加固浆液和形状记忆合金丝在高于变形温度时搅拌混合，所述变形温度高于砾卵石层中的地下水温度，所述形状记忆合金丝具有两种形状，变形温度时形状记忆合金丝折叠为团状并能够穿过砾卵石层中的孔隙，地下水温度时形状记忆合金丝伸展并能够卡在砾卵石层中的孔隙上；
步骤2：将混合后的加固浆液和形状记忆合金丝在变形温度下用注浆管注入富含流动地下水的砾卵石层中，形状记忆合金丝在地下水温度时伸展并卡在砾卵石层中的孔隙上，从而减缓流动地下水带走注入的加固浆液，使加固浆液有足够时间凝结硬化并胶结住砾卵石颗粒。
优选的，所述形状记忆合金丝在地下水温度时伸展的形状为直线、或曲线、或蛛网形状、或格栅形状、或其他任意大于团状尺寸的形状，这里团状尺寸指记忆合金丝在变形温度时折叠为微团的尺寸。
优选的，所述加固浆液为水玻璃和氯化钙混合溶液、或水玻璃和水泥混合浆液、或硅溶胶。
一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固装置，其特征是：其由依次连接的恒温贮存箱、加压泵、注浆管组成，所述恒温贮存箱可以在指定温度下存放混合有形状记忆合金丝的加固浆液，恒温贮存箱中混合有形状记忆合金丝的加固浆液通过加压泵从注浆管流入地下砾卵石层中。
优选的，所述注浆管为绝热管套在导热管外侧制成，绝热管和导热管之间夹有电阻加热丝，电阻加热丝产生的热量由导热管传递给加固浆液，从而防止加固浆液里团状的形状记忆合金丝因温度降低至地下水温度而伸展，绝热管可以防止地下水在注浆管外流动时带走注浆管内的热量。
优选的，所述注浆管包括第一注浆管和第二注浆管且配有注浆效果监测装置，所述注浆效果监测装置包含超声波发射片、超声波接受片和数据采集分析系统，数据采集分析系统分别与超声波发射片和超声波接受片连接，第一注浆管在砾卵石层中的部位安放有超声波发射片，第二注浆管在砾卵石层中的部位安放有超声波接收片。注浆效果监测方法为：注浆前超声波发射片将超声波发射至超声波接收片，由发射和接收的时间差以及第一注浆管和第二注浆管的距离计算注浆前波速；注浆后超声波发射片将超声波发射至超声波接收片，由发射和接收的时间差以及第一注浆管和第二注浆管的距离计算注浆后波速；如果注浆前波速和注浆后波速相比没有变化，表明流动地下水带走加固浆液且加固失败；如果注浆后波速大于注浆前波速表明加固浆液留在砾卵石层的孔隙中。通过上述方式可以监测注浆效果。
本发明的有益效果是克服富含流动地下水的砾卵石层中注入的加固浆液被水流冲走的问题，通过团状的形状记忆合金在砾卵石层中伸展减少砾卵石层的渗透系数，使加固浆液有足够时间凝结硬化从而胶结砾卵石层。
附图说明
图1为本发明的砾卵石层中注浆加固的示意图；
图2为本发明的注浆管纵断面的示意图；
图3为本发明的注浆效果监测装置的示意图；
图4为本发明的折叠为团状形状记忆合金的示意图；
图5为本发明的形状记忆合金伸展后形状的示意图；
图中1.砾卵石层，2.地下水流动方向，3.注浆管，4.加压泵，5.恒温贮存箱，6.导热管，7.绝热管，8.电阻加热丝，9.超声波发射片，10.超声波接受片，11.数据采集分析系统，12.注浆管中加固浆液流动方向，13.形状记忆合金丝。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1-图5中一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固方法，包括下述步骤：
步骤1：将加固浆液和形状记忆合金丝13在高于变形温度时搅拌混合，所述变形温度高于砾卵石层1中的地下水温度，所述形状记忆合金丝13具有两种形状，变形温度时形状记忆合金丝13折叠为如图4所示的团状并能够穿过砾卵石层1中的孔隙，地下水温度时形状记忆合金丝13伸展并能够卡在砾卵石层1中的孔隙上；
步骤2：将混合后的加固浆液和形状记忆合金丝13在变形温度下用注浆管3注入富含流动地下水的砾卵石层1中，形状记忆合金丝13在地下水温度时伸展并卡在砾卵石层1中的孔隙上，从而减缓流动地下水带走注入的加固浆液，使加固浆液有足够时间凝结硬化并胶结住砾卵石颗粒；
所述形状记忆合金丝13在地下水温度时伸展的形状为如图5(a)所示的直线、或如图5(b)所示的曲线、或如图5(c)所示的蛛网形状、或如图5(d)所示的格栅形状、或其他任意大于团状尺寸的形状，这里团状尺寸指记忆合金丝13在变形温度时折叠为如图4所示的团状的尺寸；
所述加固浆液为水玻璃和氯化钙混合溶液、或水玻璃和水泥混合浆液、或硅溶胶。
一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固装置，其特征是：如图1所示其由依次连接的恒温贮存箱5、加压泵4、注浆管3组成，所述恒温贮存箱5可以在指定温度下存放混合有形状记忆合金丝13的加固浆液，恒温贮存箱5中混合有形状记忆合金丝13的加固浆液通过加压泵4从注浆管3流入地下砾卵石层1中，注浆管中加固浆液流动方向12如图1所示；
所述注浆管3为绝热管套在导热管6外侧制成，绝热管7和导热管6之间夹有电阻加热丝8，电阻加热丝8产生的热量由导热6管传递给加固浆液，从而防止加固浆液里团状的形状记忆合金丝13因温度降低至地下水温度而伸展，地下水流动方向2如图1所示，绝热管7可以防止地下水在注浆管3外流动时带走注浆管3内的热量。
优选的，所述注浆管3包括第一注浆管3(1)和第二注浆管3(2)且配有注浆效果监测装置，所述注浆效果监测装置包含超声波发射片9、超声波接受片10和数据采集分析系统11，数据采集分析系统11分别与超声波发射片9和超声波接受片10连接，第一注浆管3(1)在砾卵石层1中的部位安放有超声波发射片9，第二注浆管3(2)在砾卵石层1中的部位安放有超声波接收片10。注浆效果监测方法为：注浆前超声波发射片9将超声波发射至超声波接收片10，由发射和接收的时间差以及第一注浆管3(1)和第二注浆管3(2)的距离计算注浆前波速；注浆后超声波发射片9将超声波发射至超声波接收片10，由发射和接收的时间差以及第一注浆管3(1)和第二注浆管3(2)的距离计算注浆后波速；如果注浆前波速和注浆后波速相比没有变化，表明流动地下水带走加固浆液且加固失败；如果注浆后波速大于注浆前波速表明加固浆液留在砾卵石层1的孔隙中。通过上述方式可以监测注浆效果。
Claims (7)
1.一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1：将加固浆液和形状记忆合金丝在高于变形温度时搅拌混合，所述变形温度高于砾卵石层中的地下水温度，所述形状记忆合金丝具有两种形状，变形温度时形状记忆合金丝折叠为团状并能够穿过砾卵石层中的孔隙，地下水温度时形状记忆合金丝伸展并能够卡在砾卵石层中的孔隙上；
步骤2：将混合后的加固浆液和形状记忆合金丝在变形温度下用注浆管注入富含流动地下水的砾卵石层中，形状记忆合金丝在地下水温度时伸展并卡在砾卵石层中的孔隙上，从而减缓流动地下水带走注入的加固浆液，使加固浆液有足够时间凝结硬化并胶结住砾卵石颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固方法，其特征在于：所述形状记忆合金丝在地下水温度时伸展的形状为直线、或曲线、或蛛网形状、或格栅形状、或其他任意大于团状尺寸的形状，这里团状尺寸指记忆合金丝在变形温度时折叠为微团的尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固方法，其特征在于：所述加固浆液为水玻璃和氯化钙混合溶液、或水玻璃和水泥混合浆液、或硅溶胶。
4.一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固装置，其特征在于：其由依次连接的恒温贮存箱、加压泵、注浆管组成，所述恒温贮存箱可以在指定温度下存放混合有形状记忆合金丝的加固浆液，恒温贮存箱中混合有形状记忆合金丝的加固浆液通过加压泵从注浆管流入地下砾卵石层中。
5.根据权利要求4所述的一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固装置，其特征在于：所述注浆管为绝热管套在导热管外侧制成，绝热管和导热管之间夹有电阻加热丝，电阻加热丝产生的热量由导热管传递给加固浆液。
6.根据权利要求4所述的一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固装置，其特征在于：所述注浆管包括第一注浆管和第二注浆管且配有注浆效果监测装置，所述注浆效果监测装置包含超声波发射片、超声波接收片和数据采集分析系统，数据采集分析系统分别与超声波发射片和超声波接收片连接，第一注浆管在砾卵石层中的部位安放有超声波发射片，第二注浆管在砾卵石层中的部位安放有超声波接收片。
7.根据权利要求6所述的一种富含流动地下水砾卵石层中的注浆加固装置，其特征在于：注浆前超声波发射片将超声波发射至超声波接收片，由发射和接收的时间差以及第一注浆管和第二注浆管的距离计算注浆前波速；注浆后超声波发射片将超声波发射至超声波接收片，由发射和接收的时间差以及第一注浆管和第二注浆管的距离计算注浆后波速；如果注浆前波速和注浆后波速相比没有变化，表明流动地下水带走加固浆液且加固失败；如果注浆后波速大于注浆前波速表明加固浆液留在砾卵石层的孔隙中。
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