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1、灌浆技术及其发展,中国水利水电科学研究院2011年11月,杨晓东,灌浆历史200 年 中国经历了60多年的发展。浆液技术、灌浆工法技术研究的新进展,可以进一步解决了许多水工建筑物防渗和加固难题，许多改善的技术已成为我国坝工建设的重大技术措施。,灌浆技术及其发展,超细水泥灌浆技术 膏浆及速凝膏浆技术 双限压力控制技术与GIN工法 坝基岩溶渗漏灌浆处理 砂砾石覆盖层灌浆技术 灌浆设计理论的发展 灌浆技术存在的问题,灌浆技术及其发展,可灌性可灌性与三个因素有关：被灌体的可灌性、材料的灌入能力和灌浆压力。岩土介质可灌比：GR,灌浆技术及其发展,岩体裂隙,土体、沙砾石等散粒体，,GR25可灌，GR11，
2、水泥浆液不可灌11GR19，不确定,GR5可灌，GR2 水泥浆液不可灌2GR5，不确定,-超细水泥灌浆技术,吕容值判别：F.K.Ewert:25Lu，水泥可灌性好；20Lu，水泥可灌性好；5Lu，效果不明显；520Lu，不确定。最小可灌宽度（水泥浆液）散粒体：0.1D10岩体：国外 160m，国内小于三倍D85（0.2mm）,灌浆技术及其发展,-超细水泥灌浆技术,影响灌入能力的根本原因是水泥颗粒的几何尺寸。南非、德国、俄罗斯、美国和我国：筛分或磨细:Dmax40m，D5010m日本研制的超细水泥：D505m 据称近上万吨的应用实践表明，超细水泥具有良好的可灌性和力学性能。,-超细水泥灌浆技术,
3、灌浆技术及其发展,从1984起，我们研究和试制了适应于微细裂隙岩体加固灌浆所需要的超细水泥。试验研究，如获得更细的水泥，则带来强度衰减、能耗、成本等问题，影响其实用性，换言之超细水泥有其合理细度的问题。试验研究：超细水泥的细度高、活性大、保水性强，颗粒凝聚现象强烈。加大浆液的水灰比，虽然其流动性大幅度增加，但其结石强度将显著降低。因此改善分散性和流动性的外加剂、高速搅拌制浆技术成为影响其实用性的关键。,-超细水泥灌浆技术,灌浆技术及其发展,二滩拱坝的坝基为弱风化岩体，隐微裂隙发育。正长岩强风化夹层出现频率较高，玄武岩多见小型破碎带。灌浆试验，III序孔采用超细水泥和低水灰比水泥浆液灌注，平均灌
4、入量比采用普通水泥浆灌注的II序孔还高，避免了灌浆过程中的失水回浓现象。正长岩和玄武岩试区，单位吸水率由III序孔灌前的5Lu及0.9Lu，分别降至灌后的0.71Lu及0.45Lu。切片鉴定，发现的最小可灌岩体裂隙开度为0.06mm。,-超细水泥灌浆技术,灌浆技术及其发展,超细水泥的生产成本高，储存、运输均不方便。研制了湿磨水泥浆设备，在现场直接加工水泥浆，使水泥颗粒最大粒径降至10m以下。磨细浆液的结石强度视不同的水灰比和磨细程度，在2.020.0MPa之间。湿磨水泥技术具有使用方便、成本较低的特点，尤其对于防渗工程具有良好的处理效果和优越的经济性能。,-超细水泥灌浆技术,灌浆技术及其发展,
5、对坝基溶洞、堆石体，以及地基空洞回填处理等大孔隙地层防渗与加固问题，常采用灌浆方法进行处理。对扩散范围的控制多采用速凝浆液来进行：造价昂贵 水玻璃为调凝组分，耐久性差 速凝时间控制困难：地下水、温度等环境因素，与实 验室不一样 砂浆 浆、石分离，水下浆液易流走 我们开发了水泥膏浆灌浆技术,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,水泥膏浆一般是指水泥浆液中掺入大量粘土构成的低水灰比膏状的浆液，也可以在浆液中视当地材料情况掺入粉煤灰、磨细矿渣等掺合料，也可掺入少量的外加剂。抗水流冲释性:整体抗冲，与低水灰比浆液、砂浆的主要区别膏体的流动特性和扩散特性 明显的扩散前锋面触变性 流动时，宾汉姆流体；静止
6、时，固体性质,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,水泥膏浆性能试验某现场使用,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,室内抗冲模拟试验 在室内进行了不同流速下水泥膏浆的抗冲模拟试验。试验水槽长3m，宽0.5m，高0.5m。水槽内下垫层主要选取了玻璃板底层和架空结构底层。室内抗冲试验1 室内抗冲试验2,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,水泥膏浆模拟灌浆情况,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,玻璃板底层抗冲后留存浆液 架空结构底层抗冲后留存浆液,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,室内抗冲模拟试验结果,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,红枫水库堆
7、石坝堆石体帷幕 坝高52.5m，堆石体孔隙率为21.638.6%。为取代原木斜墙防渗结构，设置灌浆帷幕。试验采用了多种材料与工艺，最后采用水科院的粉煤灰水泥膏浆。灌注试验表明，膏浆解决了无充填大孔隙堆石体中灌浆控制的难题，且工效约提高3倍多，。试验压力下，单位注入量2.5t/m，灌后可见结石充填饱满、粘结牢固，可达到工程防渗和结构强度的要求。水泥膏浆首次在堆石体工程中得到应用。,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,龙塘水轮泵站大坝无动水溶洞封堵 圬工硬壳坝，坝基第一层贝壳岩出现溶洞及坝基中粗砂层中大量漏水，坝底严重掏空，坝身出现多处裂缝。溶洞大者达1.0m左右，且无充填，采用水泥膏浆进行了坝
8、基灌浆加固处理。142m长的坝基处理工程不足2个月即完成，达到了造价低廉、可控性强、空洞充填饱满的加固要求。,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,乌拉泊水库覆盖层灌浆帷幕 坝基覆盖层1830m，实测最大渗透系数达1.2cm/s，用一般灌浆方法难以在动水条件下形成帷幕。采用水泥膏浆，成功完成了灌浆试验，灌后帷幕渗透系数小于10-4cm/s量级。,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,速凝水泥膏状浆液大范围的调整浆液初、终凝时间在数分钟至数小时之间，结石的抗水流冲刷能力强，适于动水条件下堵漏灌浆。第一代：利用铝酸盐水泥与 普硅水泥的快凝反应,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,优点：性能优异、
9、可靠 堵漏效果显著缺点：铝酸盐水泥不普遍 对施工要求高,第二代：研究专用的速凝膏浆外加剂，在不降低 性能的前提下，避免第一代的缺点。,重庆彭水水电站围堰 土石围堰，大江截流、合龙后采用了高喷灌浆、静压注浆等措施进行围堰的防渗处理，在静压注浆过程中对部分耗浆量大的孔采取了水泥水玻璃双液灌注等处理措施。防渗施工完毕后，围堰仍然存在着较大的渗漏量，高喷灌浆和静压灌浆防渗处理未能取得预期的效果。,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,特点：在堰体河床底部存在大规模块石堆积层围堰地层主要是块石，架空严重，加之水流冲刷，基本无细颗粒充填物。最大水下深度超过20m，围堰内外水位差可达1.5m，围堰中存在一定
10、流速的动水，水泥浆液在水下不能及时凝固、形成有效的防渗体。对围堰中存在的渗漏水部位采用速凝水泥膏浆进行防渗处理，效果显著。,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,彭水电站围堰速凝膏浆堵漏施工现场,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,彭水电站围堰基坑开挖,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,重庆鱼洞长江大桥15桥墩上游幅堵漏 采用沉井方案，河床基岩存在起伏，沉井部分入岩，部分仍处在砂砾石层中，继续下沉困难。砂砾石层透水性较强（101cm/s），强行开挖时发生管涌，涌入量约为3000m3/h。,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,沉井刃角产生涌水,沉井汛期被淹,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及
11、其发展,围堰基坑深度为10m，底部位于长江水位以下8m。地层主要为沙砾石层，从灌浆的角度分析地质特点：砂卵石层160mm以上的卵石含量较高，且无胶结 渗径短（24m）存在明显的渗流通道：已发生管涌 动水条件，且有一定的流速。沉井内涌水1 沉井内涌水2,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,重庆鱼洞大桥15桥墩上游幅围堰,根据工程特点采用了速凝水泥膏浆结合稳定性浆液进行防渗处理。灌浆采用孔口封闭、孔内纯压、自下而上的灌浆施工工艺。,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,开挖后砂砾石层中充填的呈层状的膏浆 开挖后靠近主河槽侧的砂砾石层呈干燥,围堰基坑开挖后基本
12、不漏水,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,重庆鱼洞长江大桥15桥墩下游幅 紧挨着上游幅，借鉴上游幅的成功经验，采用灌浆解决施工围堰的防渗和支护问题。该围堰位于长江右岸主河槽位置，基坑深约9.5m，底部位于最枯水位以下约7m。地层情况是：上部45m为回填块石，最大粒径可达23m，下层为原河床的砂砾石层和基岩。灌浆采用孔口封闭、孔内纯压、自下而上分段灌浆施工工艺。,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,下游围堰填筑情况,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,围堰开挖后情况,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,粉细砂层不透水,水泥膏浆结石充填情况,膏浆及速凝膏浆技术,灌浆技术及其发展,G隆巴迪
13、提出岩体水泥灌浆“灌浆强度值（GIN）”方法。在一定灌浆段内，能量消耗近似等于灌浆压力P和灌注浆体体积V的乘积PV（灌浆强度值GIN）岩体水泥灌浆的GIN法主要侧重于帷幕灌浆，对其它灌浆工程也是适用的 GIN方法有无可争议的效果，工艺简单又比较经济 认为要通过试验选择适当的GIN值，作为定值。由P和V坐标可作出GIN双曲线，和Pmax和Vmax，作为实际控制的P、V包络线,-双限压力控制技术与GIN工法,灌浆技术及其发展,国内提出“双限灌浆压力控制技术”二滩水电站加固处理试验合理应用高灌浆压力往往能得到良好的灌浆效果过高的灌浆压力会导致地表的抬动，甚至直接危及地表建筑物的安全和浆液浪费按单条等
14、宽水平裂隙模型，推导出地表岩体抬动变形值（）为：4(1-405)(-)5(34)或 32(-)5(5224),-双限压力控制技术与GIN工法,灌浆技术及其发展,采用自上而下的灌浆技术，相当于提高了值 在浇筑一定厚度后进行灌浆，相当于增加了值 采用浓浆，增加了0值 有利于减少地表岩体抬动变形值或提高使用灌浆压力 一定的地表岩体抬动变形值（）和地质条件下，灌浆压力和进浆量2呈近似反比关系，和上覆岩体厚度3呈近似正比关系。按进浆量和上覆岩体厚度使用灌浆压力的方法，称之为“双限灌浆压力控制技术”。,-双限压力控制技术与GIN工法,灌浆技术及其发展,采用双限灌浆压力控制技术，有以下特点：灌浆过程中未观察
15、到地表抬动的迹象；可采用较高的灌浆压力：部分510米孔段使用1.5MPa2.5MPa，部分1015米孔段使用2.5MPa5.0MPa的高灌浆压力是可行的；灌浆压力呈依孔序逐渐增加的趋势；,-双限压力控制技术与GIN工法,灌浆技术及其发展,利于使用小水灰比浆液，以 0.5:1水灰比结束的灌浆孔段高达50左右；大进浆量孔段，小水灰比浆液的高强度结石补偿了低压力下的结石强度问题和浆材的过度扩散；小进浆量孔段，较高的灌浆压力可对浆液、尤其是小水灰比浆液的扩散进行补偿。大幅度提高了工效，在平均单位注入量为238.8kg/m的条件下，平均每孔段纯灌浆时间仅95.4min。,-双限压力控制技术与GIN工法,
16、灌浆技术及其发展,双限灌浆压力控制技术和GIN灌浆法提供各自使用高灌浆压力的方法，前者着重避免过高的地表抬动变形，以获得较国的灌浆效果为目的；后者以灌浆的经济行为出发点。在一定的灌浆标准下，均可获得扩散较均匀且节约浆材的效果，并可大幅度提高工效。近期，国内溪洛渡、锦屏一级和向家坝等大型工程的灌浆试验采用了双限灌浆压力控制技术实施，均取得了良好的灌浆效果。,-双限压力控制技术与GIN工法,灌浆技术及其发展,国内灌浆技术近来的发展主要集中在可灌性、岩溶防渗处理、大孔隙和动水下的灌浆难题。可灌性目前已通过细水泥、化学材料、外加剂得到了一定程度的解决。静水位下有充填物岩溶或大孔隙地层目前有高压灌浆、浓
17、浆技术、膏浆技术等得到较好的解决。但在无充填岩溶空洞内进行高压力、大流量、高流速动水条件下灌浆堵漏防渗的技术，目前尚不成熟，需要进一步发展。,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,广西拔贡水电站 石灰岩地区，岩溶发育，支流为暗河。该电站1972年建成蓄水，建设过程中，仅作过沿岸踏勘和地质测绘。开挖后揭示出齿墙未截断浅层岩溶强烈发育带，河槽有f388和f411两条顺河断层纵贯坝基。为急于发电，没有进行彻底清基和防渗帷幕或固结灌浆工程处理。水库蓄水后，坝基产生渗漏，并逐年加大。测及最大漏水量达23m3/s致使每年枯水期35个月不能发电。二十余年渗漏，使断层、溶洞充填物基本上被夹带走，纵横交织的
18、溶洞、溶沟已被掏空，岩体空隙度增大。反复变化的渗压会使坝基岩体松动，时刻威胁大坝安全。,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,过去曾对漏水问题处理，但由于处理措施局限，一般情况下仅起短期的防渗效应。洪水期一过，大部分失效，甚至有的地方还出现此堵彼漏，形成新的漏水通道。1994年11月广西水文水资源局河池分局进行了漏水量测试，在库上游水位为229.0m时，漏水量为27.2 m3/s，考虑到测漏水量时河床有少量分流等因素，确定漏水量为27.4 m3/s。,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,受电厂委托进行坝基岩溶渗漏灌浆堵漏防渗措施进行处理。防渗处理措施拟采取垂直灌浆堵漏防渗为主，即在无
19、充填岩溶空洞内进行高压力、大流量、高流速动水条件下进行灌浆堵漏防渗。选用如下技术手段：水泥基速凝浆液灌浆技术。溶洞模袋灌浆技术。常规动水堵漏灌浆技术，如冲填碎石级配料灌浆技术，膏浆技术。化学灌浆技术。新型动水条件下不分散材料灌浆技术。,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,采用上述技术对无充填岩溶空洞内进行高压力、大流量、高流速动水条件下进行灌浆堵漏防渗获得了成功。整个堵漏施工处理共计用水泥1823t，各类化学材料14t，织物灌浆模袋217个，钻孔240余个计3421m。虽然受溶洞探测技术和施工期的局限，但已在原渗漏量为 27.4 m3/s的基础上，封堵岩溶漏水19.51 m3/s，堵漏效
20、果为71.2%。,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,广西乐滩水电站 10#坝基旧坝左河槽斜坡地段岩体溶沟、溶槽及溶洞、溶蚀裂隙较发育，高程约67m72m、77m81m，充填物基本已被掏空，是往10#坝基渗漏的主要通道。前期堵漏施工主要采取灌注砂浆、混凝土浆，浆液骨料分离，堵孔事故较多，灌注效果不显著。后经采用速凝膏浆灌注，下游漏水点的渗漏量与堵漏前相比有明显地减少，由处理前的500m3/h减少到基坑开挖时的150m3/h，减少率达到70%。,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,乐滩水电站10坝基漏水情况,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,建成后的乐滩水电站,-坝基岩溶渗漏
21、灌浆处理,灌浆技术及其发展,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,锦屏锦屏水电站3#引水洞现场试验 K11+394 处出现了岩溶涌水，涌水量约为23m3/s。涌水流量大、流速高，水泥浆液易被水流稀释、冲走。综合封堵措施，在集中涌水周围打泄流减压孔与四川拓展合作，我们对单个减压孔采用改性沥青进行单孔封堵试验。,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,改性沥青性能,基质沥青：普通沥青（道路沥青、水工沥青等）掺加复合外加剂降低粘度和施工温度 80，最低可达60，仍具有良好的可泵性 通过掺加水泥、砂、膨润土等填料增加浆液的比重，加快浆液在水中的沉降速度，
22、提高浆材的强度和降低蠕变性；同时可减少沥青用量，降低材料成本；,灌浆工艺 沥青加热（制浆）：导热油加热。管路保温：电加热保温管：设有防水夹层，温度传感器和温度控制器，可实时监测、显示和控制管内沥青浆液的温度。耐230以上，承受3MPa压力。灌浆泵对沥青泵改造，适应灌注颗粒型材料和高温压力：1.5MPa，排量：60L/min,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,灌浆材料：改性沥青结合速凝膏浆 灌浆方案：K34、K35、K38大涌水孔灌沥青；灌注工艺：孔口封闭、纯压式灌注 止浆方法：采用模袋，套管下在集中渗漏处 灌浆压力：0.21.0MPa，可根据现场情况调整 结束标准：根据耗浆情况及灌浆压
23、力确定 灌浆次序：先灌注沥青孔，再灌膏浆孔,试验方案：,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,沥青加热系统,沥青搅拌系统,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,沥青搅拌系统,-坝基岩溶渗漏灌浆处理,灌浆技术及其发展,下坂地工程 坝址处坝基覆盖层最深为150m左右，以上部的冲洪积、坡积层和底部的冰碛砂砾石层为主，冰碛层结构杂乱、岩相变化大、渗透系数变化大，还夹有砂层透镜体、大孤石及孤石的架空现象。采用上部建造80m防渗墙，下接帷幕灌浆的垂直截渗方案，80m 的防渗墙施工具有实施的可行性，但150m深度的帷幕的施工难度很大，是关键技术难题之一。帷幕
24、灌浆试验采取有效技术措施，在覆盖层厚度深、失浆严重、钻进困难、渗透系数变化大等特殊地质条件下，解决了钻孔、灌浆过程中的施工技术难题。试验钻灌孔深度达到了158m。,-砂砾石覆盖层灌浆技术,灌浆技术及其发展,灌浆材料采用水泥粘土浆液，采用水泥粘土比为1:1；水固比4:1、3:1、2:1、1:1四级变换。灌浆压力3.0MPa。试验孔段平均单位注入量为640.69kg/m。其中边排孔和中排孔分别为713.76kg/m和534.44kg/m。灌后三个检查孔24段压水试验，其透水率为0.1515.64Lu，经换算相应渗透系数为1.7E-6 1.8E-4cm/s，除一段外均能达到1.0E-4cm/s的设计
25、标准。,-砂砾石覆盖层灌浆技术,灌浆技术及其发展,耐压压水共进行了6段，帷幕破坏水力坡降值为22.943。在0.837MPa压力下进行半帷幕的疲劳压水试验，24h内帷幕渗漏量无明显变化。灌浆试验孔排距均布置为3m。和常规覆盖层灌浆的孔排距布置比较，考虑幕体的厚度与造价。通过灌浆试验，特别是采用高灌浆压力，从钻孔、灌浆情况，及检查孔压水试验成果看，地层通过灌浆形成了良好的防渗幕体，具有了一定的完整性、密实性和耐久性，具备相当程度的整体防渗性能、抵抗渗透破坏能力。,-砂砾石覆盖层灌浆技术,灌浆技术及其发展,防渗处理目的是避免出现渗透破坏和产生大渗漏量。允许比降 帷幕的容许比降的确定，直接关系到帷幕
26、的排数，进而影响到帷幕单位防渗面积的造价。随着深度的增加，帷幕体允许比降可适当提高；碾压式土石坝设计规范：防渗帷幕允许比降为34；国内外实际工程，我国的密云水库采用6.0，法国的克鲁斯登坝采用8.3，印度的吉尔纳坝采用10.0；下坂地室内灌浆模拟试验，破坏比降达到50以上；下坂地现场试验破坏比降为22.943，设计为24。,-砂砾石覆盖层灌浆技术,灌浆技术及其发展,灌后渗透系数 帷幕的灌后渗透系数设计一般为10E-4cm/s;,-砂砾石覆盖层灌浆技术,灌浆技术及其发展,下坂地灌浆试验采用的较大的孔排距，孔口封闭、自上而下、分段、孔内循环、较高压力灌浆等一整套技术对于获得良好的灌浆效果、降低造价
27、是成功的。帷幕采用3排帷幕从技术上是可行的、有竞争力的，尽管最后从安全裕度考虑，采用了4排帷幕。,-砂砾石覆盖层灌浆技术,灌浆技术及其发展,下坂地深厚覆盖层防渗试验,-砂砾石覆盖层灌浆技术,灌浆技术及其发展,灌浆法适用于各类岩基和几乎所有软基，适应的对象和使用的范围极为广泛，加之灌浆材料易于取得，对施工场地、施工机具要求不高，在施工布局上具有灵活性强、机动性大等特点，近年来已在各类地上、地下建筑物的地基处理中得到了广泛的应用。与其他学科相比，受灌地层特性的复杂多变和灌浆施工部位的隐蔽性等特点，灌浆设计与施工，包括灌浆效果的检测与评价，在很大程度上依赖于同类工程的施工经验和施工过程中针对性监测数
28、据，而没有相关成熟的理论体系。理论方面的研究远远滞后于实践的需要，成为限制灌浆技术进一步发展的主要因素。,-灌浆理论的发展,灌浆技术及其发展,灌浆理论要解决两大问题：浆液扩散半径扩散半径决定灌浆孔布置和浆液消耗量，是选择工艺参数（孔排距、压力等）、评价灌浆效果的重要依据。目前的理论公式借助于流体力学和固体力学的理论发展而来的，对浆液的单一流动形式进行分析，建立压力、流量、扩散半径和灌浆时间之间的关系。大多没考虑浆液的时变性、浆液渗透通道的特性以及开度在灌浆压力作用下的变形、水泥浆液混合体系在裂隙扩散过程中沉淀规律和固结原理等，造成误差较大，甚至与实际之间相差很大。,-灌浆理论的发展,灌浆技术及
29、其发展,灌浆效果评价分析灌浆段的灌浆历时曲线、不同序次的水泥单耗、最终序次的最后单耗等定性地评价灌浆过程是否正常；通过灌前灌后的压水试验、声波测试等进行对比，从透水率和声波值的变化定性地评价灌浆效果；采用选取特征点进行点的原位力学性能测试，其误差较大，甚至会出现灌后值低于灌前值的极端情况。对灌浆效果无法进行定量的分析是限制灌浆技术运用的主要技术瓶颈，因此在绝大多数工程中，灌浆仅仅是作为建筑物的安全储备的一种技术手段在应用，其重要性经常受到轻视。,-灌浆理论的发展,灌浆技术及其发展,我们根据水泥浆液在裂隙中的扩散运动方程，考虑灌浆过程中浆液流变方程的时效性、扩散过程中开度的变化及开裂，以及水泥颗
30、粒沉淀等多种因素的影响，利用蒙特卡洛的随机方法建立裂隙网络系统和有限元双重介质模型，采用数值模拟的方法，对灌浆效果（包括灌后渗透性能、变形性能以及强度指标）进行分析计算，以期获得灌后岩体指标的定量数值。三维节理裂隙网络系统的模拟适合颗粒型浆材的双重裂隙网络模型研究浆液扩散机理研究 水泥浆液的沉淀、固结排水规律 灌浆效果评价方法的建立 裂隙灌浆数值模拟系统的开发,-灌浆理论的发展,灌浆技术及其发展,以向家坝固结灌浆试验B试区为例,-灌浆理论的发展,灌浆技术及其发展,计算区域剖分图,-灌浆理论的发展,灌浆技术及其发展,裂隙网络透视图,-灌浆理论的发展,灌浆技术及其发展,裂隙迹线图,-灌浆理论的发展
31、,灌浆技术及其发展,裂隙迹线图,浆液扩散情况,-灌浆理论的发展,灌浆技术及其发展,-灌浆理论的发展,灌浆技术及其发展,目前我国水电工程中采用灌浆手段改善坝基岩层或砂砾石层的性能，解决建筑物防渗和加固问题，已成为我国坝工建设的重大技术措施。特别是采用灌浆技术改善复杂地基的性能，解决了许多建筑物防渗和加固难题。可以说，经几十年灌浆工作者的努力，我国在水利水电工程建设中，在灌浆工程领域已具备了众多的材料种类和工艺技术，并积累了丰富的工程经验。面对软弱、破碎、渗透性大、埋藏深等越来越差的地质条件和精细化灌浆的要求，灌浆技术面临着发展困难，也蕴藏着极大的发展机遇。,灌浆技术及其发展,-灌浆技术存在的问题
32、,灌浆设计依据不足 依靠经验确定孔排距、压力等参数越来越不适应精细化施工、管理的需要 孔排距：一般都是2、2.5、3m，差别最大到50%，也就是工程量可差到50%。现在精度是0.5m，到0.1m这种量级，行不行？关键是依据，3m的孔距优化到2.8m、2.7m，工程量可节省10%，对灌浆影响，说不清？压力：越来越倾向于使用高灌浆压力，而实际工程中很多都是低压循环、高压结束。灌浆时间拉的很长，必要性？低一点行不行？比如6MPa优化成4MPa，还是没有依据，说不清？对工效影响很大。,灌浆技术及其发展,-灌浆技术存在的问题,耗浆量：设计在灌浆前无法估计耗浆量，加上是隐蔽工程，业主既担心施工单位灌不好，
33、又不愿意多灌。想总价承包，业主、设计、施工都没有底。如设计在灌前能根据地质情况和设计参数给出一个大概的耗浆量范围，施工控制就简单多了。灌浆效果评价 力学性能指标：被灌体在经过灌浆后，完整性得到了提高，那么其承载能力或者抗破坏能力肯定得到了提高，但是到底提高了多少？在灌前、灌后目前都没有可靠或大家认可的方法确定，安全储备 幕体允许比降：实验数据和工程实践的结果都认为可以到10以上，甚至20，但缺乏理论依据。幕与墙之争的关键。,灌浆技术及其发展,-灌浆技术存在的问题,灌浆技术门槛低，施工队伍水平参差不齐，设计若不能从技术上对施工加以指导和限制，不仅对业主来说加大了管理难度，而且灌浆工程质量差异很大
34、，出现的质量事故对灌浆技术本身的应用也带来很大影响，导致业主、设计和建管部门对灌浆技术是又爱又恨，一旦有别的选择，灌浆在与其他方案比较中很容易被忽视，这在覆盖层防渗中表现的尤为明显。虽然灌浆是隐蔽工程，所谓的“良心活”，但只要理论水平发展了，加上施工过程的自动监控，灌浆质量是可以得到有效控制的。,灌浆技术及其发展,-灌浆技术存在的问题,新型灌浆材料的研究滞后 灌浆的核心是浆材。我国从20世纪50年代开始灌浆材料及工艺的研究，形成了相对比较完整的浆材系列：化学浆、粘土浆适用于微细宽度的空隙灌浆；细水泥浆适用于细宽度的空隙灌浆；纯水泥浆、水泥粘土浆、水泥粉煤灰浆适用于小宽度、静水或小流速的空隙灌浆
35、；普通水泥膏浆、砂浆、水泥水玻璃浆、低级配混凝土适用于中等宽度、静水或小流速流量的空隙灌浆；速凝膏浆适用于中等宽度、一定流速的动水空隙灌浆；对于大宽度、高流速地层灌浆宜根据现场情况采用填级配料、速凝浆液、模袋灌浆或者其他特殊措施。,灌浆技术及其发展,-灌浆技术存在的问题,进入上世纪90年代，灌浆材料的更新就几乎停滞不前。与我国灌浆技术应用的规模和发展态势不协调。从地层特性分析，对于具有中等开度、高流速、高渗透压力下的动水空隙，目前尚没有比较有针对性的灌浆材料，多都采用速凝材料或填级配料降低流速和减少空洞等方法来堵漏，操作复杂，且依赖于现场技术人员的经验。土石围堰块石架空地层，闭气 深埋隧洞高水
36、头裂隙、溶洞透水 低熔点、能水中快速凝结的热沥青灌浆材料就是这样一类材料，具有良好的开发前景。,灌浆技术及其发展,-灌浆技术存在的问题,精细化施工 灌浆施工技术门槛低，灌浆施工是“粗活”，设计、施工随意性较大，随着技术的发展和管理的需要，灌浆也需要精细化施工。设计方面 工艺参数要求精准，效果要根据工程需要确定 比如：灌后透水率设计要求5Lu，很多孔段都小于1Lu，这被当作灌浆质量好的依据，实际上这是参数设计不合理所造成的浪费。施工方面压力的升降、注入率控制、灌浆过程的控制等,灌浆技术及其发展,-灌浆技术存在的问题,我国灌浆技术水平虽然和国际领先水平的国家相比某些方面尚有差距，灌浆效果的力学指标不确定性影响了设计人员的采用，但可以认为，在高质量的帷幕、岩溶防渗处理、在浆材的可灌性、大孔隙和动水下的灌浆技术等方面我国已达到了相当高的水平，和国际上也逐步接轨，并在某些方面有独到之处。随着灌浆材料和工艺技术的进步，灌浆技术的应用范围和领域将得到进一步的扩展。而工程应用范围和领域的扩大，又必将促进灌浆材料和工艺技术的进一步发展。,灌浆技术及其发展,谢谢大家！,
