富水破碎岩体注浆加固实验与机制研究

• 作者: 刘人太 李召峰 李术才 沙飞 蒋宇静
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 富水破碎岩体 注浆实验 单轴实验 岩-浆胶结界面 加固机制
• 年，卷（期）: 2017,（1）
• 页码范围: 198-207
• 页数: 10页
• 分类号: TU45
• 语种: 中文
• DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2016.0119

摘要

采用模拟富水破碎岩体注浆的方法,开展普通硅酸水泥42.5#(PO.42.5)、硫铝酸盐水泥42.5#(SAC.42.5)和自主研发水泥基复合注浆材料(CGM)的注浆加固效果实验.通过对比破碎灰岩和破碎砂岩试样注浆后结石体的单轴压缩实验结果发现,岩体破碎程度越高,注浆后强度改善效果越明显,岩石孔隙率越大,注浆后韧性增强显著.CGM材料对应注浆加固结石体强度显著高于PO和SAC材料,对多孔隙砂岩的刚性改善效果最优,且结石体沿岩-浆界面产生滑移破坏的概率最小,SAC材料次之,PO材料最差.采用扫描电子显微镜测试手段,分析岩-浆界面过渡区域矿物种类及分布形态,揭示了不同水泥类材料注浆效果产生差异的原因,从微观角度确定了岩-浆界面的胶结类型主控因素为岩石的岩性,与水泥材料类型无关.对于致密度高的灰岩类岩石属于Ollivier-Grandet模型,对于多孔隙砂岩类岩石属于Zimbelinan模型.结合对岩-浆界面过渡区域X射线衍射分析和元素扫描分析结果,证明注浆不仅改善岩石的物理力学性能,还会引发岩石组分发生化学变化,在界面区域生成类岩石矿物,可提高岩-浆界面胶结强度.