基于滲濾效應的水泥漿液多孔介質(zhì)注漿機理及其工程應用.pdf

1、注漿技術是巖土工程中一門專業(yè)性很強的學術分支，通過注漿材料的充填和膠結作用實現(xiàn)對受注地層的加固和堵水目的，改善其水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件，廣泛應用于隧道、礦山、水電站等地下工程的特殊地質(zhì)災害治理，并取得了良好的治理效果。伴隨著注漿技術的廣泛應用，注漿理論、施工技術和注漿材料的研究和應用迅速發(fā)展，注漿材料的種類日趨多樣化，性能也千差萬別。其中水泥類漿液是指以水泥為主體的注漿材料，主要包括普通水泥漿液、水泥-水玻璃漿液和水泥基高聚物改性漿液等

2、，由于價格低廉、環(huán)保無毒等優(yōu)點仍然被廣泛采用。
　　普通水泥漿液，屬于顆粒型漿液，本文針對水泥漿液多孔介質(zhì)滲透研究較少的滲濾效應展開研究，主要研究其在滲透擴散過程中的深層滲濾(deep bed filtration)現(xiàn)象針對水泥類漿液首先分析了水泥漿液在多孔介質(zhì)中的可注性，重點分析了水泥漿液顆粒的表層滲濾現(xiàn)象和介質(zhì)內(nèi)部深層滲濾現(xiàn)象。開展了漿液顆粒表層滲濾試驗，研究了多孔介質(zhì)孔隙直徑、漿液水灰比和注漿壓力三個因素對水泥漿液的表層滲濾

3、的影響，根據(jù)試驗結果，通過回歸分析得到了恒壓注漿時注漿量與多孔介質(zhì)孔隙直徑、漿液濃度和注漿壓力之間的函數(shù)關系;選取混合粒徑的砂樣開展了一維長柱型滲透試驗，研究了考慮深層滲濾效應時注漿過程中的滲流壓力的時變規(guī)律，分析了深層滲濾效應對注漿效果的影響，推導了多孔介質(zhì)注漿深層滲濾理論，采用兩個假設，F(xiàn)(σ)=1和漿液濃度c為常數(shù)，結合試驗結果，對注漿過程中的壓力變化進行了理論分析，通過對比分析驗證了兩個假設的合理性。在此滲濾效應研究的基礎上，將

4、可注性劃分為三個階段，分析了不同階段內(nèi)漿液顆粒的滲濾效應對注漿機理的影響。
　　研發(fā)了三維注漿模型試驗架，開展了水泥漿液的砂體注漿滲透試驗，通過監(jiān)測系統(tǒng)對注漿過程中的滲流壓力和土壓力進行了監(jiān)測，獲得了兩個參數(shù)隨時間的變化規(guī)律。注漿結束后通過清除模型填充體分析了漿液在砂層內(nèi)的注漿擴散特征，對不同位置處的注漿結石體進行取芯并測試了其抗壓強度，得到了抗壓強度在水平面上的分布規(guī)律。
　　結合中梁山隧道角礫巖破碎帶高壓大流量涌水治理工