临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法技术

本发明专利技术公开了临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法，包括：进行现场实际岩体浆料渗透试验，建立单孔注浆量与水平扩散半径的关系以及单孔注浆量与竖向扩散深度的关系；通过现场实际岩体取样测试，确定加固区域深度；根据加固区域深度以及岩体临界自然稳定状态下的边坡坡度确定加固区域厚度；根据加固区域厚度确定竖向注浆孔间距；根据确定的竖向注浆孔间距，依据单孔注浆量与竖向扩散深度的关系确定对应的单孔注浆量；根据确定的单孔注浆量，依据单孔注浆量与水平扩散半径的关系确定对应的浆料水平扩散范围；根据浆液水平扩散范围和注浆孔布置形式确定注浆孔水平间距。可有效降低岩体渗透注浆的主观性和经验性，指导注浆施工。

Setting method of grouting hole for slurry infiltration in rock reinforcement near slope

The invention discloses a method for setting grouting holes for strengthening slurry in rock mass near the slope surface, which includes: conducting field actual rock mass slurry penetration test, establishing the relationship between single hole grouting amount and horizontal diffusion radius, and the relationship between single hole grouting amount and vertical diffusion depth; determining the depth of reinforcement area through field actual rock sampling test; determining the depth of reinforcement area according to the depth of reinforcement area and critical nature of rock mass In the stable state, the slope gradient determines the thickness of the reinforcement area; the vertical grouting hole spacing is determined according to the thickness of the reinforcement area; the corresponding single hole grouting quantity is determined according to the relationship between the single hole grouting quantity and the vertical diffusion depth; the corresponding slurry horizontal expansion is determined according to the relationship between the single hole grouting quantity and the horizontal diffusion radius According to the horizontal diffusion range of grout and the layout of grouting holes, the horizontal spacing of grouting holes is determined. It can effectively reduce the subjectivity and experience of rock mass seepage grouting and guide the grouting construction.

【技术实现步骤摘要】
临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法
本专利技术涉及岩体加固
，尤其涉及临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法。
技术介绍
岩石由于在风蚀、水蚀、冻融及重力侵蚀交互作用下，常常呈现出复合侵蚀模式。特别是层状结构岩体，即岩体中存在较大岩性差异的层状地质结构，由结构相对稳定、强度较高的坚硬岩体和结构较为松散、强度较低的松散岩体组成。松散岩体风化速度快于坚硬岩体，导致上部坚硬岩体失去支撑，呈悬挑甚至悬空状，产生下坠、倾覆趋势，当达到一定极限状态时即突然发生崩塌，发生块体状重力侵蚀现象。且松散岩体结构较为松散、强度较低遇水膨胀泥化，加上冻融循环作用，岩石结构极易遭到破坏，在风蚀、水蚀、冻融及重力侵蚀交互作用下，呈现出复合侵蚀模式。临坡面岩体下坠、倾覆常常会造成严重的后果，例如：公路两旁的临坡面岩体下坠、倾覆会造成公路中断，更甚至会危害行人的生命财产安全。以砒砂岩为例：我国鄂尔多斯高原地区分布着一种特殊泥沙岩—砒砂岩，面积约1.67万km2，其土壤侵蚀模数最高达76000t/km2.a。虽然砒砂岩区仅占黄土高原地区总面积的2.6％，但产沙量却占到整个黄土高原地区输入黄河粗泥沙的30％左右，是黄河中游水土保持工作的重点地区。导致高产沙量的主要原因在于砒砂岩特殊的岩性。由于颗粒间胶结程度差、结构强度低，蒙脱石含量高，遇水膨胀泥化，加上冻融循环作用，岩石结构极易遭到破坏，在风蚀、水蚀、冻融及重力侵蚀交互作用下，呈现出复合侵蚀模式。其中重力侵蚀占总侵蚀量的30％以上，重力侵蚀产生的松散堆积物，是黄河中游土壤侵蚀产沙的主要来源。因此，加强对砒砂岩区重力侵蚀的治理，对于控制土壤侵蚀、减少入黄泥沙具有重要意义。重力侵蚀主要有泻溜、崩塌、滑塌等表现形式，其中以崩塌为主要形式的块体状重力侵蚀现象十分突出，其发生具有突然性，所产生的侵蚀量和破坏性往往比较大。除重力因素外，导致砒砂岩块体状重力侵蚀的一个主要内在因素是其存在较大岩性差异的层状地质结构，砒砂岩体通常由结构相对稳定、强度较高的白色砒砂岩层和结构较为松散、强度较低的红色砒砂岩层交互组成，由于红色砒砂岩风化速度快于白色砒砂岩，导致上部白色砒砂岩失去支撑，呈悬挑甚至悬空状，产生下坠、倾覆趋势，当达到一定极限状态时即突然发生崩塌，发生块体状重力侵蚀现象。对结构相对松散、空隙率高红色砒砂岩层利用非水反应高聚物浆液实施渗透注浆加固以提高其抗侵蚀能力、增强其稳定性是治理块体状重力侵蚀的一个重要途径，能够克服传统注浆材料(如水泥浆、水玻璃等)由于均以水作为溶剂或主要反应成分，会对砒砂岩结构造成破坏，导致加固效果被严重削弱甚至完全丧失加固作用的问题。然而，目前针对红色砒砂岩高聚物渗透注浆缺乏适用的参数支持，如果加固深度、厚度设计值过小、注浆孔间距过大，将达不到加固效果；反之，将造成浪费；现有的注浆加固范围、单孔注浆量和注浆孔间距的确定都是依赖操作人员的经验，存在极大不确定性，难以保证注浆施工质量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法，本方法可有效降低岩体渗透注浆的主观性和经验性，实现了岩体注浆的科学化和精细化，为保证注浆质量奠定良好基础。临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法，方法包括：S1.进行现场实际岩体浆料渗透试验，建立单孔注浆量与水平扩散半径的关系以及单孔注浆量与竖向扩散深度的关系；S2.通过现场实际岩体取样测试，确定加固区域深度；S3.根据加固区域深度以及岩体临界自然稳定状态下的边坡坡度确定加固区域厚度；S4.根据加固区域厚度确定竖向注浆孔间距；S5.根据确定的竖向注浆孔间距，依据单孔注浆量与竖向扩散深度的关系确定对应的单孔注浆量；S6.根据确定的单孔注浆量，依据单孔注浆量与水平扩散半径的关系确定对应的浆料水平扩散范围；S7.根据浆液水平扩散范围和注浆孔布置形式确定注浆孔水平间距。优选地，所述S1具体为：进行现场实际岩体浆料渗透试验，设定不同的单孔注浆量；浆料固化后，挖开岩体，观察浆液的扩散范围及扩散形态，记录浆液水平扩散半径及竖向扩散深度；根据不同的单孔注浆量及对应的不同浆液水平扩散半径及竖向扩散深度，进行数据拟合，得到单孔注浆量与水平扩散半径的关系以及单孔注浆量与竖向扩散深度的关系。优选地，所述S2具体为：在现场实际岩体垂直于坡面，由表及里，逐段钻取芯样，测芯样干密度ρ，与标准岩体最大干密度ρmax比较，ρ/ρmax大于或等于特定值ξ时，停止取样，芯样位置至坡面的水平距离，即为待加固岩体深度L。优选地，所述特定值ξ范围为1>ξ>0.9。优选地，所述S3具体为：待加固岩体最顶端深度L处，以岩体临界自然稳定状态下的边坡坡度α引斜线，与待加固岩体坡面或其延长线相交；当交点与岩体顶端之间的垂直距离大于或等于岩体实际高度时，待加固岩体厚度即为岩体厚度实际高度；当该交点与岩体顶端之间的垂直距离小于岩体实际高度时，待加固岩体厚度为交点与岩体顶端之间的垂直距离。优选地，所述S4具体为：当加固岩体厚度H小于或等于βhmax时，即H≤βhmax，只需设1层注浆孔，不需确定竖向注浆孔间距；当加固岩体厚度H大于βhmax时，即H≥βhmax，需分多层实施注浆，层数n为：n＝INT(H/(βhmax))+1式中INT表示取小数整数部分的函数；hmax为最大竖向扩散深度，β为折减系数；根据H′＝H/n，计算出竖向注浆孔间距H′。优选地，所述折减系数β范围为0.6≤β≤1.0。优选地，所述S7中的注浆孔布置形式为正三角形、梅花形或矩形中的一种，所述注浆孔布置形式为正三角形布孔形式时，注浆孔水平间距为：其中，R为浆液扩散半径，L1为注浆孔间距。优选地，所述岩体为红色砒砂岩体。优选地，所述浆料为渗透型非水反应高聚物。本专利技术提供了临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法，本方法为临坡面岩体，特别是层状岩质差别较大的岩体，对岩质差的岩体进行加固，为岩体渗透注浆加固提供了科学合理的参数设计方法，加固区域深度、加固区域厚度、竖向注浆孔间距、单孔注浆量以及注浆孔水平间距设置合理，可有效降低岩体渗透注浆的主观性和经验性，用于指导临坡面岩体渗透注浆施工，实现注浆的科学化和精细化，为保证注浆质量奠定良好基础。特别是以渗透型非水反应高聚物作为注浆材料应用于砒砂岩岩体加固时，克服了传统注浆材料(如水泥浆、水玻璃等)由于均以水作为溶剂或主要反应成分，会对砒砂岩结构造成破坏，导致加固效果被严重削弱甚至完全丧失加固作用的问题，可有效减少入黄泥沙、加快黄河流域治理开发和生态环境改善具有积极促进作用，预期经济、社会和生态效益巨大。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例的效果表征图，对于本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法，其特征在于，方法包括：/nS1.进行现场实际岩体浆料渗透试验，建立单孔注浆量与水平扩散半径的关系以及单孔注浆量与竖向扩散深度的关系；/nS2.通过现场实际岩体取样测试，确定加固区域深度；/nS3.根据加固区域深度以及岩体临界自然稳定状态下的边坡坡度确定加固区域厚度；/nS4.根据加固区域厚度确定竖向注浆孔间距；/nS5.根据确定的竖向注浆孔间距，依据单孔注浆量与竖向扩散深度的关系确定对应的单孔注浆量；/nS6.根据确定的单孔注浆量，依据单孔注浆量与水平扩散半径的关系确定对应的浆料水平扩散范围；/nS7.根据浆液水平扩散范围和注浆孔布置形式确定注浆孔水平间距。/n

【技术特征摘要】
1.临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法，其特征在于，方法包括：
S1.进行现场实际岩体浆料渗透试验，建立单孔注浆量与水平扩散半径的关系以及单孔注浆量与竖向扩散深度的关系；
S2.通过现场实际岩体取样测试，确定加固区域深度；
S3.根据加固区域深度以及岩体临界自然稳定状态下的边坡坡度确定加固区域厚度；
S4.根据加固区域厚度确定竖向注浆孔间距；
S5.根据确定的竖向注浆孔间距，依据单孔注浆量与竖向扩散深度的关系确定对应的单孔注浆量；
S6.根据确定的单孔注浆量，依据单孔注浆量与水平扩散半径的关系确定对应的浆料水平扩散范围；
S7.根据浆液水平扩散范围和注浆孔布置形式确定注浆孔水平间距。


2.根据权利要求1所述的临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法，其特征在于，所述S1具体为：
进行现场实际岩体浆料渗透试验，设定不同的单孔注浆量；
浆料固化后，挖开岩体，观察浆液的扩散范围及扩散形态，记录浆液水平扩散半径及竖向扩散深度；
根据不同的单孔注浆量及对应的不同浆液水平扩散半径及竖向扩散深度，进行数据拟合，得到单孔注浆量与水平扩散半径的关系以及单孔注浆量与竖向扩散深度的关系。


3.根据权利要求1所述的临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法，其特征在于，所述S2具体为：
在现场实际岩体垂直于坡面，由表及里，逐段钻取芯样，测芯样干密度ρ，与标准岩体最大干密度ρmax比较，ρ/ρmax大于或等于特定值ξ时，停止取样，芯样位置至坡面的水平距离，即为待加固岩体深度L。


4.根据权利要求3所述的临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法，其特征在于，所述特定值ξ范围为1>ξ>0.9。


5.根据权利要求1所述的临...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，张蓓，赵鹏，方宏远，杨亨通，
申请(专利权)人：郑州大学，郑州安源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41