您的位置:山东大学 -> 科技期刊社 -> 《山东大学学报(工学版)》

山东大学学报 (工学版) ›› 2022, Vol. 52 ›› Issue (1): 103-110.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2022.058

• • 上一篇    下一篇

滨海岩溶注浆充填体性能研究

周勇1,李召峰1,3*,左志武1,王川1,3,林春金3,张新2,姚望2   

  1. 1. 山东高速集团有限公司, 山东 济南 250101;2. 山东高速股份有限公司, 山东 济南 250014;3. 山东大学岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061
  • 发布日期:2022-02-21
  • 作者简介:周勇(1962— ),男,山东聊城人,博士,研究员,主要研究方向为智能交通工程建设及固废资源化利用. E-mail:sdgskjb@126.com. *通信作者简介:李召峰(1986— ),男,山东商河人,博士,教授,主要研究方向为材料与岩土耦合作用机理、多源固废基绿色土木功能材料研发与设计理论等. E-mail:lizf@sdu.edu.cn
  • 基金资助:
    山东省自然科学基金重点资助项目(ZR2020KE006);山东省重大科技创新工程资助项目(2020CXGC011405);山东省重点研发计划资助项目(GG201809260007);国家自然科学基金面上资助项目(52178338)

Properties of limestone tailing based karst filling materials under coastal conditions

ZHOU Yong1, LI Zhaofeng1,3*, ZUO Zhiwu1, WANG Chuan1,3, LIN Chunjin3, ZHANG Xin2, YAO Wang2   

  1. 1. Shandong High Speed Group Co., Ltd., Jinan 250101, Shandong, China;
    2. Shangdong Hi-speed Company Limited, Jinan 250014, Shandong, China;
    3. Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China
  • Published:2022-02-21

摘要: 为研究海水侵蚀作用下充填材料的服役性能,对试样进行单轴抗压强度和低场核磁测试,研究了质量分数为5%的SO2-4和质量分数为3.5%的Cl-侵蚀下充填材料的变化规律,揭示不同侵蚀离子对石灰石尾矿基充填材料力学性能的影响。试验结果表明:Cl-和SO2-4对石灰石尾矿基充填材料抗压强度具有提升作用,随着Cl-和SO2-4质量分数的增加,充填材料孔径及孔隙率均呈现减小的趋势,结石体中少害孔的个数随着养护龄期的增加而逐渐增多,多害孔的个数减少。在侵蚀条件下SO2-4和Cl-对充填材料中硅铝质组分的水化反应具有促进作用,C-S-A-H凝胶和N-C-S-A-H凝胶增多,生成的水化产物充填了孔隙,使结构更加密实;同时SO2-4可与水化产物C-S-A-H凝胶发生反应,生成钙矾石,充实孔隙,使孔隙率减小。研究成果对滨海岩溶充填工程服役性能评价具有一定指导作用。

关键词: 滨海岩溶, 石灰石尾矿基充填材料, 离子侵蚀, 力学性能, 微观结构

中图分类号: 

  • TU52
[1] 曹建华,蒋忠诚,袁道先,等. 岩溶动力系统与全球变化研究进展[J]. 中国地质,2017,44(5):874-900. CAO Jianhua, JIANG Zhongcheng, YUAN Daoxian, et al. Research progress of karst dynamic system and global change[J]. Geology of China, 2017, 44(5):874-900.
[2] 但新球,贺东北,吴协保,等. 中国岩溶地区生态特征与石漠化危害探讨[J]. 中南林业调查规划, 2018, 37(12): 62-66. DAN Xinqiu, HE Dongbei, WU Xiebao, et al. Ecological characteristics of karst areas in china and the hazard of rocky desertification [J]. Central South Forest Inventory and Planning, 2018, 37(12): 62-66.
[3] 陈鸿汉,邹胜章,朱远峰,等. 滨海岩溶区过渡带碳酸盐岩混合溶蚀作用试验研究[J]. 地质学报,2001(3): 313. CHEN Honghan, ZOU Shengzhang, ZHU Yuanfeng, et al. Experimental study on mixed dissolution of carbonate rocks in transition zone of coastal karst area[J]. Journal of Geological, 2001(3): 313.
[4] HAN D M, SONG X F, CURRELL M J. Identification of anthropogenic and natural inputs of sulfate into a karstic coastal groundwater system in northeast China: evidence from major ions, δ13CDIC and δ34SSO4[J]. Hydrology and Earth System Sciences, 2016, 20: 1983-1999.
[5] 钱七虎. 地下工程建设安全面临的挑战与对策[J]. 岩石力学与工程学报, 2012, 31(10): 1945-1956. QIAN Qihu. Challenges faced by underground projects construction safety and countermeasures[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2012, 31(10): 1945-1956.
[6] 刘奇,陈卫忠,袁敬强,等. 基于渗流-侵蚀理论的岩溶充填介质注浆加固效果评价[J]. 岩石力学与工程学报, 2020, 39(3): 572-580. LIU Qi, CHEN Weizhong, YUAN Jingqiang, et al. Evaluation of grouting reinforcement effect for karst filling medium based on seepage-erosion theory[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2020, 39(3): 572-580.
[7] 李术才,李晓昭,靖洪文,等. 深长隧道突水突泥重大灾害致灾机理及预测预警与控制理论研究进展[J]. 中国基础科学, 2017, 19(3):27-43. LI Shucai, LI Xiaozhao, JING Hongwen, et al. Research development of catastrophe mechanism and forecast controlling theory of water inrush and mud gushing in deep long tunnel[J]. Basic Science in China, 2017, 19(3): 27-43.
[8] LI Shucai, ZHANG Jian, LI Zhaofeng, et al. Investigation and practical application of a new cementitious anti-washout grouting material[J]. Construction and Building Materials, 2019, 224: 66-77.
[9] LI Shucai, LIU Rentai, ZHANG Qingsong, et al. Protection against water or mud inrush in tunnels by grouting: A review[J]. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2016, 8(5): 753-766.
[10] 张聪,阳军生,张贵金,等. 水下岩溶浆液抗分散性质试验研究及工程应用[J]. 岩土工程学报, 2017, 39(10): 1859-1866. ZHANG Cong,YANG Junsheng,ZHANG Guijin,et al. Experimental study on anti-dispersion properties of underwater karst grout and its engineering application[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2017, 39(10): 1859-1866.
[11] 李利平,李术才,崔金声. 岩溶突水治理浆材的试验研究[J]. 岩土力学, 2009, 30(12): 1859-1866. LI Liping, LI Shucai, CUI Jinsheng. Experimental study on slurry treatment of karst water inrush[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 30(12): 1859-1866.
[12] ZHANG Cong, FU Jinyang, YANG Junsheng, et al. Formulation and performance of grouting materials for underwater shield tunnel construction in karst ground[J]. Construction and Building Materials, 2018, 187: 327-338.
[13] ZHANG Yijie, WANG S, LI Liping, et al. A preliminary study of the properties of potassium phosphate magnesium cement-based grouts admixed with metakaolin, sodium silicate and bentonite[J]. Construction and Building Materials, 2020, 262: 119893.
[14] 刘娟红,周在波,吴爱祥,等. 低浓度拜耳赤泥充填材料制备及水化机理[J]. 工程科学学报, 2020, 42(11): 1457-1464. LIU Juanhong, ZHOU Zaibo, WU Aixiang, et al. Preparation and hydration mechanism of low concentration Bayer red mud filling material[J]. Journal of Engineering Science, 2020, 42(11): 1457-1464.
[15] 赵康,宋宇峰,于祥,等. 不同纤维作用下尾砂胶结充填体早期力学特性及损伤本构模型研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2022, 41(2): 282-291. ZHAO Kang, SONG Yufeng, YU Xiang, et al. Study on early mechanical properties and damage constitutive model of tailing-cemented backfill with different fibers [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2022, 41(2): 282-291.
[16] 高萌,刘娟红,吴爱祥,等. 典型氯盐环境中富水充填材料腐蚀及劣化机理[J].中南大学学报(自然科学版), 2016, 47(8): 2776-2783. GAO Meng, LIU Juanhong, WU Aixiang, et al. Corrosion and deterioration mechanism of water-rich filling materials in typical chloride environment[J].Journal of Central South University(Science and Technology), 2016, 47(8): 2776-2783.
[17] 高萌,刘娟红,吴爱祥. 碳酸盐溶液中富水充填材料的腐蚀及劣化机理[J].工程科学学报, 2015, 37(8): 976-983. GAO Meng, LIU Juanhong, WU Aixiang. Corrosion and deterioration mechanism of water-rich filling materials in carbonate solution[J].Journal of Engineering Science, 2015, 37(8): 976-983.
[18] 王海龙,郭惟嘉,陈绍杰,等. 煤矿充填膏体力学性质试验研究[J].矿业研究与开发, 2012, 32(4): 8-10. WANG Hailong, GUO Weijia, CHEN Shaojie, et al. Experimental study on physical properties of filling paste in coal mine[J].Mining Research and Development, 2012, 32(4): 8-10.
[19] 杜兆文,陈绍杰,尹大伟,等. 氯盐侵蚀环境下膏体充填加固体稳定性试验研究[J].中国矿业大学学报, 2021, 50(3): 532-538. DU Zhaowen, CHEN Shaojie, YIN Dawei, et al. Experimental study on the stability of paste backfill under chloride erosion environment[J].Journal of China University of Mining and Technology, 2021, 50(3): 532-538.
[20] 吕擎峰,王子帅,陈臆,等. 氯化钠对碱激发地聚物强度影响机理研究[J].功能材料, 2020, 51(2): 2067-2071. LÜ Qingfeng, WANG Zishuai, CHEN Yi, et al. Mechanism of influence of sodium chloride on strength of alkali-excited geopolymer[J]. Journal of Functional Materials, 2020, 51(2): 2067-2071.
[21] 吴再海,纪洪广,姜海强,等. 尾砂胶结含盐冻结充填加固体力学特性研究[J].岩土力学, 2020, 41(6): 1874-1880. WU Zaihai, JI Hongguang, JIANG Haiqiang, et al. Study on mechanical properties of tailings cementation salt frozen filling[J].Rock and Soil Mechanics, 2020, 41(6): 1874-1880.
[22] HERBERT Pöllmann. Synthesis, properties and solid solution of ternary lamellar calcium aluminate hydroxi salts(AFm-phases)containing SO2-4, CO2-3 and OH-[J]. Journal of Mineral Geochemistry, 2006, 182: 173-181.
[23] 肖鹏震,张戎令,胡锐鹏,等. 混凝土抗硫酸盐侵蚀性能及其离子扩散影响因素研究[J]. 中国材料进展, 2021, 40(5): 359-365. XIAO Pengzhen, ZHANG Rongling, HU Rupeng, et al. Study on sulfate resistance of concrete and factors affecting ion diffusion[J]. Material Progress in China, 2021, 40(5): 359-365.
[24] 王勇,吴爱祥,王洪江,等. 初始温度条件下全尾胶结膏体损伤本构模型[J]. 工程科学学报, 2017, 37(14): 44-45. WANG Yong, WU Aixiang, WANG Hongjiang, et al. Damage constitutive model of cemented tailing paste under initial temperature effect[J]. Chinese Journal of Engineering, 2017, 37(14): 44-45.
[25] 吴中伟,廉慧珍. 高性能混凝土[M]. 北京:中国铁道出版社, 1999: 22-27.
[1] 曹芙波,肖胜先,王晨霞,郜德龙,李敦,苏天,秦士杰,王宇飞. 基于熵权TOPSIS的再生砖混水稳材料多指标综合性能评价[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(6): 151-162.
[2] 薛刚,刘秋雨,董伟,李京军. 冲击荷载下钢渣细骨料混凝土力学特性及本构关系[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(4): 108-117.
[3] 韩璐,周爱平,孙柯,万田涛,隋高阳,葛智,张洪智. 黄河泥沙对水泥材料性能及微结构的影响[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(3): 121-127.
[4] 薛刚,邬松,董伟. 碳化钢渣细骨料混凝土本构关系[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(2): 97-105.
[5] 崔广芹, 张航, 朱巩硕, 张成志, 公衍德. 基于低pH一相注浆法的微生物固化土体试验研究[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(1): 117-124.
[6] 董伟,朱相茹,王雪松,周梦虎. 氯盐干湿循环下风积沙混凝土微观结构演变[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(4): 115-121.
[7] 罗靓,晏宇翔,吕辉,张成明. 异形钢管混凝土轴压短柱力学性能[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(3): 103-114.
[8] 潘旭东,李鸿钊,郭焱旭,刘人太,何万里. 海洋环境下注浆加固体的力学性能演化[J]. 山东大学学报 (工学版), 2023, 53(5): 112-120.
[9] 王晓明,朱传超,许航,贺耀北,韩昭,李兆辉,黄春杨. 无内腹板式钢索塔锚固区的力学性能分析[J]. 山东大学学报 (工学版), 2023, 53(3): 50-59.
[10] 赵之仲,柳泓哲,唐亮,杨振宇,王日升. 强化方式与材料对再生粗集料的性能规律分析[J]. 山东大学学报 (工学版), 2023, 53(1): 11-17.
[11] 宋怀雷, 邬忠虎, 李利平, 娄义黎, 孙文吉斌, 刘镐, 左宇军. 基于数字图像的微观尺度下方解石脉对页岩各向异性的影响[J]. 山东大学学报 (工学版), 2021, 51(5): 91-99.
[12] 杨炎,王威强,潘路,宋明大. 服役后16Mn管材应变时效的自动球压痕测试[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(4): 64-69.
[13] 赵建锋,李洪一,刘苏文. 基于钢筋锈蚀的RC桥墩抗震性能[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(3): 112-118.
[14] 李明,朱召泉,刘琳. 混凝土压缩试验的改善及动态损伤[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(1): 68-75.
[15] 苏成功,刘燕,王威强, 王玉花. 压痕对不锈钢材料表面残余应力的影响[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(1): 90-96.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 王素玉,艾兴,赵军,李作丽,刘增文 . 高速立铣3Cr2Mo模具钢切削力建模及预测[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 1 -5 .
[2] 李 侃 . 嵌入式相贯线焊接控制系统开发与实现[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(4): 37 -41 .
[3] 孔祥臻,刘延俊,王勇,赵秀华 . 气动比例阀的死区补偿与仿真[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 99 -102 .
[4] 来翔 . 用胞映射方法讨论一类MKdV方程[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 87 -92 .
[5] 余嘉元1 , 田金亭1 , 朱强忠2 . 计算智能在心理学中的应用[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 1 -5 .
[6] 陈瑞,李红伟,田靖. 磁极数对径向磁轴承承载力的影响[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(2): 81 -85 .
[7] 王波,王宁生 . 机电装配体拆卸序列的自动生成及组合优化[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 52 -57 .
[8] 李可,刘常春,李同磊 . 一种改进的最大互信息医学图像配准算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 107 -110 .
[9] 季涛,高旭,孙同景,薛永端,徐丙垠 . 铁路10 kV自闭/贯通线路故障行波特征分析[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 111 -116 .
[10] 浦剑1 ,张军平1 ,黄华2 . 超分辨率算法研究综述[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 27 -32 .