基于修正剑桥模型的土体压密注浆机理分析

摘要

现有压密注浆仿真方法仅能分析注浆后的应力分布，无法获得压密后土体孔隙比、密度等反映注浆挤密效果的参数信息，为此引入修正剑桥模型描述土体力学行为，基于弹塑性有限元理论，建立了一种模拟常密度浆液在土体中压密注浆过程的仿真模型，实现了对地层挤密效应更加全面直观的描述。以黏土、粉质黏土等低渗透性土为对象开展了压密注浆仿真分析，与解析解和试验结果的对比显示：不同注浆压力下土体径向应力和孔隙比模拟值与解析解的总体平均相对误差分别为4.04%和0.29%;不同深度条件下土体孔隙比和弹性模量计算值与现场试验结果的平均相对误差分别为5.70%和2.85%,证明了该模型较好的适用性。在此基础上分析了注浆加固后浆柱周围土体密度、孔隙比、弹性模量等参数分布特征，结果表明：注浆深度1.5 m处，注浆压力从0.4 MPa增至1.0 MPa时，距注浆孔中心0.05 m处土体密度、弹性模量和孔隙比近似呈线性变化，平均变化率分别为0.148 g/（cm³·MPa）、0.808和-0.127 MPa^-1;注浆压力0.4 MPa时，随着注浆深度增加，距注浆孔中心0.05 m处土体密度和弹性模量的增加率、孔隙比降低率均逐渐下降。总体来看，注浆加固后浆柱周围土体密度、弹性模量有较大提升，孔隙比明显降低，距注浆孔越远土体参数改变量越小，逐渐恢复至初始状态；相同注浆压力条件下，随着注浆深度增大，压密效果逐渐减弱。

关键词

压密注浆 / 修正剑桥模型 / 数值模拟 / 有限元 / 挤密机理