覆巖隔離注漿充填漿體壓縮特性實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用
【圖文】：
］、混凝土泌水特性［15－16］，但并未開展覆巖隔離注漿充填粉煤灰漿體壓縮特性的實(shí)驗(yàn)研究。本文利用了自行設(shè)計(jì)的粉煤灰漿體壓縮儀，并從注漿充填現(xiàn)場取樣，在實(shí)驗(yàn)室開展了漿體的應(yīng)力－變形研究，并基于實(shí)驗(yàn)研究，形成了注采比計(jì)算與注灰量預(yù)計(jì)方法，并進(jìn)行了工程驗(yàn)證。1實(shí)驗(yàn)方法與方案1.1實(shí)驗(yàn)原理與方法覆巖注漿充填過程中，盡管充填體是以漿體形式在采動(dòng)離層空間內(nèi)流動(dòng)，但水在壓力作用下不斷濾失，最后呈現(xiàn)壓實(shí)灰體狀態(tài)［5］。根據(jù)粉煤灰漿體在覆巖離層所處的封閉環(huán)境，設(shè)計(jì)出了粉煤灰漿體壓縮儀(圖1)，充分類比充填漿體在巖層中的受力與泌水情況。漿體壓縮儀主體為密封的圓筒狀，內(nèi)徑為130mm，外徑為140mm，，用于裝粉煤灰漿體，模擬充填漿體在覆巖內(nèi)所處的三維應(yīng)力環(huán)境;灰漿筒上部為活塞及立桿，壓力機(jī)通過向下壓縮立桿及活塞對(duì)漿體加壓，模擬實(shí)際注漿充填層位上方地層的作用力;灰漿筒底座有連通內(nèi)腔的流道，之上加篩板與濾網(wǎng)，在壓力作用下僅能透過水而不透過灰顆粒，所濾出的水能夠通過底座上的閥門放出至量杯內(nèi)。所用壓力機(jī)為MTSC64.106電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)［17］(圖1)，最大壓力為1000kN。在實(shí)驗(yàn)過程中，首先將配制好的圖1粉煤灰壓縮儀及工作原理Fig.1Pressurevesselforcompressiontestanditsworkingprinciple1—立桿;2—頂蓋;3—螺栓;4—灰漿桶;5—放氣螺栓;6—活塞;7，9—密封膠圈;8—粉煤灰漿體;10—篩板和濾網(wǎng);11—放水閥;12—導(dǎo)水槽;13—導(dǎo)水管;14—底座;15—量筒;16—電子秤粉煤灰漿體加入壓縮儀內(nèi)，并蓋好頂蓋，連接立桿與壓力機(jī)，進(jìn)行加壓。加壓過程中，保持底座上的閥門開啟，壓力機(jī)將自動(dòng)記錄不同時(shí)間的壓力、位移。為了減小活塞與筒壁之間的摩擦，筒壁內(nèi)涂抹潤滑油。1.2實(shí)驗(yàn)方案?
第5期張亮等:覆巖隔離注漿充填漿體壓縮特性實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用同試驗(yàn)區(qū)域開展覆巖隔離注漿充填工程時(shí)，由于注漿鉆孔深度以及鉆孔上方巖層容重均有差異，因而充填漿體所受到的壓力是不同的，故本方案選取了7個(gè)具有代表性的閾值壓力(4，6，8，10，12，14，16MPa)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)應(yīng)于注漿鉆孔深度160，240，320，400，480，560，640m(以覆巖密度2500kg/m3計(jì))。其中，閾值壓力為16MPa的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行7次，其他閾值壓力各進(jìn)行1次。圖2粉煤灰樣品Fig.2Flyashsamples圖3恒速與恒速+恒壓加載示意Fig.3Schematicdiagramofpressureloading2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析2.1恒速加載下當(dāng)量壓縮系數(shù)變化規(guī)律方案1的實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行3次，得出其恒速加載時(shí)粉煤灰當(dāng)量壓縮系數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系曲線(圖4)。由于應(yīng)力達(dá)到4MPa之前，粉煤灰當(dāng)量壓縮系數(shù)對(duì)工程的指導(dǎo)意義不大，故不予比較。圖4恒速加載時(shí)當(dāng)量壓縮系數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系曲線Fig.4Relationshipcurvesbetweenequivalentcoefficientofcompressibilityandstressatconstantrateloading由圖4可以看出，3組實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線雖未完全重合，但處于允許誤差范圍內(nèi)。在恒速加載時(shí)，隨著壓力的增大，粉煤灰當(dāng)量壓縮系數(shù)減小，且減小速率逐漸降低。當(dāng)壓力達(dá)到閾值16MPa時(shí)，當(dāng)量壓縮系數(shù)達(dá)到0.828m3/t，但是，曲線并未呈平，即未達(dá)當(dāng)量壓縮系數(shù)極限值。2.2恒速+恒壓加載下當(dāng)量壓縮系數(shù)變化規(guī)律方案2分為2個(gè)階段，即先恒速后恒壓。恒速階段實(shí)驗(yàn)結(jié)果與方案1類似(圖5(a))，且設(shè)計(jì)閾值壓力越低，當(dāng)量壓縮系數(shù)越大。例如，6，14MPa壓力所對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù)分別為0.896，0.832m3/t。圖5恒速+恒壓加載時(shí)當(dāng)量壓縮系數(shù)變化曲線Fig.5Variationcurvesofequivalentcoefficientofcompre-ssibilityatconstantrateloading+constantpressurelo
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