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常规法的岩体加固方向优化方案

更新时间:2025-01-09 工作计划 版权反馈
【摘要】:(一)常规法的岩体加固方向目前,国内外普遍使用的岩体加固钻孔方位和角度,主要有以下几种:防渗帷幕钻孔主要是用“对分法”按孔口等距离布置钻孔。(二)用常规方法确定的岩体加固方向存在的主要问题现行确定岩体加固的方向主要有前述的5 种形式。我们稍加分析就可以发现,这些灌浆孔和排水孔遇到高角度构造裂隙的概率低得使人不敢相信。

(一)常规法的岩体加固方向

目前,国内外普遍使用的岩体加固钻孔方位和角度,主要有以下几种:

(1)防渗帷幕钻孔主要是用“对分法”按孔口等距离布置钻孔。钻孔方向与开挖基岩面垂直;当使用多排防渗灌浆帷幕时,上游排的防渗帷幕灌浆钻孔也有向上游倾斜的,但钻孔倾向是固定的,即钻孔倾向线与帷幕轴线垂直。

(2)固结灌浆钻孔主要是与基岩开挖面垂直,只有在灌浆地基的边部,有时采用与边部界线成垂直的少量向外倾斜钻孔进行灌浆。

(3)接触灌浆钻孔几乎都是与开挖面成垂直方向等距离的布置。不管吃浆不吃浆,一律按一个模式进行系统灌浆。

(4)无论是坝基降低扬压力的排水钻孔,还是地下厂房围岩的地下水排水钻孔以及基岩边坡的地下水排水钻孔,都是按与开挖面基本垂直的方向布置。只有在坝基防渗帷幕后面布置的排水钻孔,是按与排水幕轴线成垂直且向下游倾斜的方向布置;在边坡和边墙上布置的排水钻孔,他们的方位仍是按倾斜孔仰向与岩壁、边坡走向成垂直且有一定仰角(5°~10°)布置。

(5)几乎所有的锚杆、锚索的方向和角度都是按一种模式即所谓的“最优角度”布置:如是砂浆锚杆,多按倾角0°~15°方向布置。

从上述5种岩体加固方向的角度来看,尽管也有些布置形式变化,但最主要的问题是,其方向和角度都是一种模式。大家知道,在不同地质体内,岩体裂隙的发育程度是千差万别的。如岩体加固体(灌浆、排水钻孔,锚杆锚索)在某一个固定方向上可能遇不到一条地质缺陷面,而在另一个方向上可能穿裂隙最多。因此,我们称之为岩体加固新方法的精髓,就是要在被加固岩体内,搜索出透水、透浆、地质缺陷最多的三维方向来!

(二)用常规方法确定的岩体加固方向存在的主要问题

现行确定岩体加固的方向主要有前述的5 种形式。无论哪种,它们都存在着忽略加固地质缺陷面的方位和角度问题,进而形成了加固件不能尽其所用的普遍问题。例如,在构造裂隙倾角近90°的地段进行铅直孔的帷幕灌浆问题;在构造裂隙倾角近90°的地段进行垂直钻孔的排水问题。我们稍加分析就可以发现,这些灌浆孔和排水孔遇到高角度构造裂隙的概率低得使人不敢相信。下面我们将集中讨论一下这个概率问题。(www.xing528.com)

例如,在宽(L)400cm,深(h)500cm 的灌浆段,裂隙间距100cm,裂隙倾角由90°变化到78.7°,用孔径7cm、90°倾角的铅直孔进行灌浆时,我们来计算一下钻孔遇到裂隙的概率是多大这个被大家忽视的普遍问题。

(1)当裂隙倾角为90°时,在400cm 宽的剖面上,只有用(400cm/7cm)57.14 个钻孔连续钻孔才不至于使裂隙遗失,所有样本总点数为57.14,又因为每个钻孔都可能遇到裂隙,但遇到裂隙的机会只能有(400cm/100cm)4 次,故A 中基本事件为4,从而P(A)=4/57.14=1/14.29=7%。

这个极低的概率说明:在400cm 宽的地段内,用孔径0.07m(孔轴线到轴线)的孔距,钻57.14 个钻孔,才能把4条高角度的裂隙钻得住。

(2)当构造裂隙倾角α小于90°时,在L 宽的剖面上,深h 的深度内,每条倾斜裂隙在剖面的水平方向上的投影宽度为h/tanα,4 条倾斜裂隙的水平投影总宽度为4h/tanα,其A 中的基本事件为4h/d tanα,样本总点数为L/d,故

根据公式(10-1),钻孔遇到各种裂隙倾角的概率计算成果如表10-1所示。

从表10-1 所列计算成果中可以看出,当采用铅直钻孔进行灌浆时,当倾斜裂隙陡于78.7°,在5m 的灌浆段有可能一条裂隙也遇不到。对于用灌浆封堵裂隙的目的来说,有可能遭受彻底失败的结果;另外还可看出,铅直孔遇到裂隙的概率大小与裂隙倾角的陡缓有关,铅直钻孔遇到缓倾角的概率要比遇到陡倾角的概率高得多。

表10-1 铅直孔遇到裂隙的概率

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