砂砾石土灌浆浆液扩散半径试验研究

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1、第３１卷第５期长江科学院院报Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．５２０１４年５月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＭａｙ２０１４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１４．０５．０１７２０１４，３１（０５）：８４－８６，１０１砂砾石土灌浆浆液扩散半径试验研究１，２１，２１，２１，２秦鹏飞，符平，王春，王丽娟（１．中国水利水电科学研究院，北京１０００３８；２．北京中水科水电科技开发有限公司，北京１０００３８）摘要：砂砾石层灌浆施工中，水泥浆液的扩散半径决定着灌浆孔的布置和浆液消耗量，也是选择工艺参

2、数、评价灌浆效果的重要依据，因此，水泥浆液的扩散半径是灌浆施工中非常重要的参数。通过设计正交试验，对影响水泥浆液扩散半径的几个因素（水灰比、孔隙比、灌浆压力）进行了试验研究。试验结果表明：水灰比是影响水泥浆液扩散半径最显著的因素，水泥浆液的水灰比越大，浆液中的多余水分越多，对水泥浆液流动性能的改善越显著。关键词：砂砾石层；灌浆；扩散半径；试验研究中图分类号：ＴＵ４４３文献标志码：Ａ文章编号：１００１－５４８５（２０１４）０５－００８４－０３［７］顿型浆液在砂土中的渗透公式；刘嘉材（１９８７）在室内用两块平行钢板模拟了裂隙中浆液的扩散过１研究背景程，研究了二维光滑

3、裂隙中牛顿流体的流动规律，推灌浆是指通过钻孔并置入灌浆管的方式，利用导出扩散半径与注浆时间的表达式Ｒ＝液压、气压或电化学等动力，将浆液均匀地注入地层２０．２１０．０９３（Ｐ－Ｐ０）Ｔｂｒ０１()２．２１＋ｒ０。试验研究方面，中，浆液在地基岩土体内产生化学反应，与地基岩土η［８］体形成结构新、强度大、稳定性好的结石凝胶体，从葛家良（１９９７）等通过设计注浆模拟实验，发现影而达到提高地基承载力或防渗漏的一种地基处理方响扩散半径最显著的因素是注浆介质的吸水率，浆［１］法。１８０２年ＣｈａｒｌｅｓＢｅｒｉｇｎｙ把注浆法用于液性能次之，而注浆压力对浆液扩散半径影响相对［９

4、］Ｄｉｅｐｐｅ冲刷闸的修理之后，越来越多的水利等工程较小；杨坪（２００６）等通过砂卵（砾）石层的注浆试［２］采用了此项技术。验，研究了注浆压力ｐ、注浆时间ｔ、浆液水灰比ｍ、砂砾石层是第四纪沉积物中的一种具有鲜明特地层渗透系数ｋ、孔隙度ｎ等因素对浆液的扩散半征的松散粗碎屑堆积层，在我国分布非常广泛。在径Ｒ、结石体抗压强度Ｐ的影响关系，结果表明对浆砂砾石地层中灌浆，要求灌入的浆液能形成连续、稳液扩散半径影响最显著的因素是注浆压力ｐ；侯克定的胶结体［３］，因此浆液的扩散距离（扩散半径）必［１０］鹏（２００８）等通过对松散体的室内灌浆加固试验，须合理确定。浆液的扩散半径

5、决定着灌浆孔的布置发现影响灌浆量和浆液扩散半径的主次因素依次为和浆液消耗量，是选择工艺参数、评价灌浆效果的重浆液水灰比、灌浆压力和介质的析水率等。［４］要依据。由于灌浆工程是隐蔽工程，浆液在砂土前人的理论研究工作假定条件过于理想化，由层中的扩散是隐藏的，无法进行直观观测。在目前于地层形态复杂多变，利用这些理论公式计算出的的灌浆设计和施工中，灌浆孔距主要是根据经验、现浆液扩散半径与实际情况相差很远，实用性较差。场试验确定的，因此很可能会出现因孔距太大或太而试验研究工作又各执一词。不同研究人员有时得［５］小而导致的工程质量问题或投资上的浪费。出的是完全相反的结论，如

6、上述文献［８－１０］的观针对灌浆参数、浆液性能、地层条件等因素对浆点就截然不同。为进一步探讨灌浆压力、水灰比、孔液扩散范围（扩散半径）的影响规律及它们之间的隙比等因素对浆液扩散半径的影响，本文通过设计相互关系，一些学者在理论与试验方面开展了广泛正交试验，进行均匀颗粒砂砾石层灌浆，分析各因素［６］的研究。理论研究方面，Ｍａａｇ（１９３８）假设浆液在对扩散半径的影响关系，为砂砾石层灌浆提供有益均匀、各向同性介质中流动时按球形扩散，推导出牛探索。收稿日期：２０１３－０８－２６；修回日期：２０１３－１０－１２作者简介：秦鹏飞（１９８４－），男，河南鲁山人，博士研究生，从

7、事水利岩土工程方面的学习、研究工作，（电话）１５０１０３９７３２５（电子信箱）ｑｉｎｐｅｎｇｆｅｉ＠ｅｍａｉｌｓ．ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。第５期秦鹏飞等砂砾石土灌浆浆液扩散半径试验研究８５２试验材料、方法及设备４灌浆正交试验本次试验所选用的砂子为某砂料厂生产的石英４．１试验方案砂，粒径分别为２～４ｍｍ和４～８ｍｍ，以质量比３∶７混正交设计是一种科学地安排多因素的试验和有合，如图１所示。砂料共采用３种不同的孔隙比，分效分析试验结果的好方法，它具有“均匀分散、整齐可别为０．７，０．７５，０．８。根据孔隙比的计算公式比”的特点。在不影响试验效果的前提下，正交试验［１

8、２］ｄｓ（１＋ｗ）ρｗ设