煤田地质与勘探

作者：王雪松, 程桦, 姚直书, 荣传新, 谢鲍,

关键词：富水砂层, 渗透注浆, 宾汉浆液, 柱形扩散, 迂曲效应, 渗滤效应,

目的富水砂层灾害防控是困扰隧道、深大基坑等安全施工的重大难题，常通过袖阀管向地层内渗透注浆来提高强富水弱胶结砂质地层抗渗性和承载力，其注浆结石体近似为圆柱形。方法为探究砂层渗透注浆柱形扩散机理，首先构建考虑迂曲效应的宾汉浆液在砂层内渗透注浆的辐射管道流柱形扩散模型，然后研制一套砂层渗透注浆柱形扩散模型试验装置，开展不同颗粒级配被注砂土、不同注浆压力和不同水灰比水泥基浆液条件下的砂层渗透注浆试验，探究浆液扩散规律，最后结合试验结果验证理论合理性。结果和结论结果表明：当被注砂土粒径较小且黏性土含量较高时，注浆压力对扩散半径影响较小，浆液水灰比是影响注浆扩散形态的主控因素：此时若浆液水灰比较大，则渗滤效应不显著，注浆扩散半径较大且不容易发生串浆，但砂土颗粒之间的黏结强度沿径向逐渐降低；此时若浆液水灰比较小，则渗滤效应显著，浆液扩散较短距离后孔隙空间即被完全淤堵，土层交界面会成为浆液优势扩散面，出现串浆现象。当被注砂土粒径较大且黏性土含量较低时，低压稀浆与高压浓浆条件均可使浆液在砂土内充分扩散，但砂土孔隙分布的随机性、空间差异性和颗粒型浆液扩散的迂曲效应、渗滤效应会导致注浆结石体形状不是规则的圆柱体。浆液压力在扩散方向上衰减速度先快后慢，注浆扩散半径理论计算值比试验值大6.10%~10.97%，起始注浆压力理论计算值与试验值的相对误差为–0.48%~18.62%。研究成果可为砂层渗透注浆参数设计提供理论支撑与指导。

来源：2024年第8期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

查看煤田地质与勘探杂志2024年第8期