一种预测充气袋堵水注浆压力的方法

1.本发明涉及基础工程建设领域，特别是指一种预测充气袋堵水注浆压力的方法。


背景技术：

2.在基坑、隧道等地下工程施工过程中，突涌水是一种比较常见的灾害。采用充气袋进行封口后，水体便不能涌出，再在充气袋后方进行高压注浆填补流失土体是一种比较理想、快速的方法。通常，充气袋内冲入一定压力的气体后，再在后方进行高压注浆，注浆压力是控制充气袋稳定性的一个重要参数，若注浆压力过大，充气袋会被顶出；若注浆压力不足，注浆效果会受影响。目前，对于注浆压力的控制，基本依赖于施工经验，没有准确有效的方法。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种充气袋堵水注浆压力的预测方法，具有结构简单、使用方便和结果可靠的优点。
4.本发明采用如下技术方案：
5.一种预测充气袋堵水注浆压力的方法，包括：
6.(1)获取突涌水口处的直径d和横断面面积a；
7.(2)获取充气袋的充气后长度l；
8.(3)确定突涌口周边土体的不排水抗剪强度cu；
9.(4)确定突涌口处的水压力u；
10.(5)根据施工方案，获取充气袋内的充气压力p1；
11.(6)利用大型直剪试验，测量出充气袋与周围土体的摩擦系数f；
12.(7)计算突涌水对充气袋产生顶推外力f；
13.f＝au
14.(8)计算由充气袋摩擦力控制的注浆压力p2；
15.p2＝πdlp1f/a-u
16.(9)计算由土体强度控制的注浆压力p3；
[0017][0018]
(10)确定注浆压力p；
[0019]
p＝min(p2,p3)
[0020]
其中，min为取最小值的函数。
[0021]
具体地，获取突涌水口处的直径d和横断面面积a，具体为：
[0022]
利用直尺在突涌水口处横向和竖向上进行直径测量，取两个的平均值作为突涌水口处的直径d，进一步求出其横断面面积
[0023]
具体地，确定突涌口周边土体的不排水抗剪强度cu，具体为：
[0024]
利用微型十字板剪切仪，在突涌口周围进行原位剪切试验，确定其不排水抗剪强度cu。
[0025]
具体地，确定突涌口处的水压力u，具体为：
[0026]
利用装在充气袋内注浆管上的压力表，测量突涌水处的水压力u。
[0027]
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0028]
本发明提出提出一种充气袋堵水注浆压力的预测方法，通过获取相关参数，突涌水口处的直径d和横断面面积a、充气袋的充气后长度l、突涌口周边土体的不排水抗剪强度cu、突涌口处的水压力u、充气袋内的充气压力p1以及充气袋与周围土体的摩擦系数f；计算突涌水对充气袋产生顶推外力、由充气袋摩擦力控制的注浆压力以及由土体强度控制的注浆压力；最终确定注浆压力，具有结构简单、使用方便和结果可靠的优点。
附图说明
[0029]
图1为本发明实施例提供的一种预测充气袋堵水注浆压力的方法流程图。
[0030]
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
[0031]
本发明的工作原理是当充气袋充气对突涌水口进行封闭时，充气袋受到突涌水的压力和注浆压力，两者压力之和使得充气袋沿袋边产生向外顶推，而充气袋边缘的摩擦力阻止充气袋外推；另一方面，充气袋向外顶推时，还可能沿着周围土体产生破坏，土体强度提供向外的阻止力。考虑最不利条件，取充气袋沿周边提供的阻止力和土体强度提供的阻止力两者之一的较小者，对注浆压力进行控制
[0032]
如图1，为本发明采用技术方案的流程图，具体包括：
[0033]
(1)确定突涌水口处的直径d和横断面面积a。
[0034]
利用直尺在突涌水口处横向和竖向上进行直径测量，取两个的平均值作为突涌水口处的直径d，进一步求出其横断面面积
[0035]
(2)确定充气袋的充气后长度l。
[0036]
根据充气袋的设计几何尺寸，确定充气袋的充气后长度l。
[0037]
(3)确定突涌口周边土体的不排水抗剪强度cu。
[0038]
利用微型十字板剪切仪，在突涌口周围进行原位剪切试验，确定其不排水抗剪强度cu。
[0039]
(4)确定突涌口处的水压力u。
[0040]
利用装在充气袋内注浆管上的压力表，测量突涌水处的水压力u。
[0041]
(5)确定充气袋内的充气压力p1。
[0042]
根据施工方案，确定充气袋内的充气压力p1。
[0043]
(6)确定充气袋与周围土体的摩擦系数f。
[0044]
利用大型直剪试验，测量出充气袋与周围土体的摩擦系数f。
[0045]
(7)确定突涌水对充气袋产生顶推外力f。
[0046]
f＝au
[0047]
(8)确定由充气袋摩擦力控制的注浆压力p2。
[0048]
p2＝πdlp1f/a-u
[0049]
(9)确定由土体强度控制的注浆压力p3。
[0050][0051]
(10)确定考虑最不利条件下的注浆压力p。
[0052]
p＝min(p2,p3)
[0053]
其中，min为取最小值的函数。
[0054]
具体案例：
[0055]
我国某城市开挖隧道时，掌子面出现了突涌水，采用充气袋进行封口，并在充气袋后方进行高压注浆处理。为了确定注浆压力，避免充气袋被顶推出来，采用本发明的方法对注浆压力进行预测。
[0056]
利用直尺在突涌水口处横向和竖向上进行直径测量，取两个的平均值，确定突涌水口处的直径d为0.46m，进一步求出其横断面面积a为0.17m2；根据充气袋的设计几何尺寸，确定充气袋的充气后长度l为1.0m；利用微型十字板剪切仪，在突涌口周围进行原位剪切试验，确定突涌口周边土体的不排水抗剪强度cu为47.5kpa；利用装在充气袋内注浆管上的压力表，测量突涌水处的水压力u为1211kpa；根据施工方案，确定充气袋内的充气压力p1为2500kpa；利用大型直剪试验，测量出充气袋与周围土体的摩擦系数f为0.26；确定突涌水对充气袋产生顶推外力f为205.9kn；确定由充气袋摩擦力控制的注浆压力p2为4311.7kpa；确定由土体强度控制的注浆压力p3为600.1kpa；确定考虑最不利条件下的注浆压力p为600.1kpa。
[0057]
本发明提出提出一种充气袋堵水注浆压力的预测方法，通过获取相关参数，突涌水口处的直径d和横断面面积a、充气袋的充气后长度l、突涌口周边土体的不排水抗剪强度cu、突涌口处的水压力u、充气袋内的充气压力p1以及充气袋与周围土体的摩擦系数f；计算突涌水对充气袋产生顶推外力、由充气袋摩擦力控制的注浆压力以及由土体强度控制的注浆压力；最终确定注浆压力，具有结构简单、使用方便和结果可靠的优点。
[0058]
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。