曾有许多学者试图找出Lu值(或ω值)与灌浆注灰量之间的关系,以便能从压水试验中得到有关岩层的可灌性与浆材的需用量。结果是,直到现在还没有找到准确的关系。对此应作如下解释:
(1)压水试验只能得出显示地层透水性的Lu值,而得不到有关裂隙的宽度、条数、产状、性质等方面的准确信息。大量细微裂隙的Lu值可能与少量宽裂隙的Lu值相等,而二者所具有的可灌性和导致的注灰量却大不相同。
(2)水是真溶液,而且粘度很小,它可进入任何小的缝隙或孔隙,只要有压力驱动,它就会继续流动。而水泥浆是颗粒性的悬浊液,具有较大的粘度,它只能渗入较宽的裂隙,而且在达到一定距离后就会停止走动。
(3)在一定程度上,Lu值所表示的是总的缝隙断面积的大小,而注灰量则表示的是缝隙的容积。由于各个缝隙的长度不同,断面积和容积之间并不总有固定的关系。
(4)注灰量受制于所用的灌浆压力大小、材料性质和施工方法等,而这些各地采用的又不尽相同。
因此,在Lu值与注灰量之间不可能有一个很固定的关系。
然而,若从其整体平均数来看,它们之间还是有某种近似关系的。找出它们这些大致的关系,对于利用勘探阶段所得的Lu值的平均值,来估算灌浆工程成本,编制发包文件和施工预算等是十分有用的。
图2-2是根据目前搜集到的国内外一些大坝的灌浆资料绘成的吕荣值(Lu)—单位注灰量关系图。若把这些资料都点绘在同一个双对数坐标图上,点子非常分散,几乎看不出有什么规律。但是若把它们分成不同的岩性分别来点绘,却可看出有相对的集中。说明在岩性大致相似的地层中它们之间存在着某种近似的关系。在此图上,每一个点(⊙、×、△、○)代表着该地层中Lu值和与它对应的单位注灰量的平均值。所谓平均值,分别是指全部灌浆孔的、部分孔的、同一排孔的或同一序孔的Lu或注灰量的算术平均值。
图2-2 不同地层中吕荣值(Lu)与注灰量的关系(www.xing528.com)
(a)岩溶地区;(b)风化严重的、多裂隙的砂岩、花岗岩等;(c)软弱的粘土岩,粉砂岩等;(d)坚硬、致密的微裂隙岩层
由图2-2可看出,Lu与注灰量的关系是在两条虚线限定的范围内变化,而不是一条固定的直线。这是可以理解的。一般说来,布置的灌浆孔排数越多、孔距越小,要求达到的防渗标准越高,则最后平均的单位注灰量就越小,越靠近下线;反之,最后平均的单位注灰量就越大,越靠近上线。此外,当采用的灌浆压力偏高,对跑冒浆的处理不及时或不适当时,也会使注灰量靠近上线。在布孔较为合理、施工方法较为正确的条件下,单位注灰量(包括其它干料注入量)可取两条虚线的中间值即平均值。
还可看出,在各类地层中,不仅吕荣值—注灰量的关系不同,而且两值的分布范围也有较大差别。因此也许能使我们得到关于每类地层最适宜的灌浆程度的启示。分述如下。
(1)图2-2中的(a)类地层。是指岩溶程度较重(具有较大的溶洞和岩溶通道)的地层。在遇到溶洞或通道时,压水试验一般都表现为Lu值极大,无法准确地测出,因而平均后的Lu值也都较大。所对应的单位注灰量值可在一较大的范围内变化。Lu值越大,单位注灰量的变化幅度也越大,这既反映了溶洞、通道的性质,也反映了受施工方法的影响越来越突出。在遇到特大吃浆时,如果及早采取堵漏措施,可使注灰量接近于下线;否则,将会超过10余倍,使注灰量达到上线。
在此类岩层中,单位注灰量一般不会降低到很小,能达到小于50~100kg/m就可感到满意。
(2)图2-2中的(b)类地层。为风化严重的多裂缝的砂岩、花岗岩、玄武岩等地层。此类地层的单位注灰量从很小到很大均有,变化范围更大。这主要是因为所包含的岩石种类太多,裂隙类型更复杂,受施工方法的影响更突出等所致。要使此类岩层的注灰量小于50kg/m较为困难,通常需要采取多排、密孔布置才行。
(3)图2-2中的(c)类地层。为粘土岩、粉沙岩,通常称谓的“红层”等。此类地层,Lu值和注灰量均受盖重影响较大,当上面的盖层较厚、重量较大时,通常表现为不透水和不吃浆,而当盖层去掉后又表现为透水性和吃浆都较大。注灰量与灌浆压力关系密切,而压力一大,又极易引起地面上抬。因此在此种地层中灌浆,为不使其产生抬动变形,所采用的灌浆压力通常较小,变幅不大,因而单位注灰量的变化幅度亦较小。在正常条件下灌浆,此类地层的注灰量大多不超过50kg/m。
(4)图2-2中的(d)类地层。坚硬、致密的微裂隙岩层,一般受风化的构造影响轻微的石英岩、片麻岩、花岗岩、闪长岩、凝灰岩、流纹岩等都属于此类。可以看出,此类岩层的Lu值大多都小于5;注灰量大多在20kg/m以下,最大不超过50kg/m(均指整体平均值)。
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