查麗娟，馬智永

(1.河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工程管理系, 河南 鄭州 450001；2.鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院, 河南 鄭州 450001)

近年來，隨著我國城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善及城市地鐵工程的大規(guī)模建設(shè)，新建地鐵線路穿越巖溶地層、斷層破碎帶及富水砂層等不良地質(zhì)條件的情況逐年增多[1-3].其中地鐵車站結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且功能單元繁多，往往成為整條地鐵線路能否順利貫通的控制性工程.地鐵車站在穿越不良地質(zhì)時(shí)大多采用超前注漿的方式對(duì)周邊地層進(jìn)行預(yù)加固，以最大程度上保證暗挖施工的安全.

隧道超前注漿是先將具有充填膠結(jié)性能的漿液注入掌子面前方的地層中，以提高地層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，降低其滲透性，形成較大范圍的筒狀封閉加固區(qū)，然后在其范圍內(nèi)進(jìn)行洞室的開挖作業(yè).目前，隧道工程中常采用的預(yù)注漿方法有：掌子面注漿、地表預(yù)注漿和平行導(dǎo)坑對(duì)正洞注漿三種方式[4].針對(duì)不同的被注介質(zhì)性質(zhì)、注漿參數(shù)和漿液特性，漿液的擴(kuò)散可分為：充填、滲透、壓密和劈裂四種形式[5].同時(shí)，根據(jù)漿液在外力作用下的流變性，又可以將漿液劃分為牛頓流體、賓漢姆流體和冪律型流體三種流型[6].

目前，滲透注漿是應(yīng)用最為廣泛的一種注漿方法.關(guān)于滲透注漿技術(shù)在隧道超前注漿中的應(yīng)用研究，國內(nèi)外學(xué)者做了大量工作.陳治[7]等分別基于均勻管組理論和非均勻管組理論，推導(dǎo)了考慮牛頓流體黏度時(shí)變性時(shí)的球面和柱面滲透擴(kuò)散半徑計(jì)算公式.楊志全[8-11]等采用理論分析的方法，研究了黏度時(shí)變性賓漢姆和冪律型水泥漿液的球形、柱形和柱-半球形滲透注漿擴(kuò)散機(jī)制，并通過室內(nèi)注漿試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證.葉飛[12-13]等假定注漿漿液為黏度時(shí)變性流體，應(yīng)用達(dá)西定律對(duì)盾構(gòu)隧道壁后注漿漿液柱面和半球面滲透擴(kuò)散半徑及漿液對(duì)管片造成的注漿壓力進(jìn)行了理論推導(dǎo)，并就是否考慮黏度時(shí)效性兩種條件下漿液擴(kuò)散半徑以及對(duì)管片產(chǎn)生壓力的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析.張連震[14]等運(yùn)用流體兩相滲流理論描述了動(dòng)水條件下的滲透注漿擴(kuò)散過程，并建立了相應(yīng)的有限元模型對(duì)注漿過程進(jìn)行數(shù)值模擬.張慶松[15]等設(shè)計(jì)了一套由注漿工藝模塊、被注介質(zhì)模塊和信息采集模塊構(gòu)成的斷層泥注漿加固試驗(yàn)系統(tǒng)，并開展了斷層泥注漿加固體的相應(yīng)特征試驗(yàn).

從以上研究成果可以看出，針對(duì)水泥單液漿的滲透擴(kuò)散機(jī)制研究已經(jīng)從不考慮漿液的黏度時(shí)效性階段發(fā)展到了考慮漿液的黏度時(shí)效性階段，這些研究成果均促進(jìn)了注漿技術(shù)的理論發(fā)展.目前，水泥-水玻璃雙液漿作為典型的速凝型漿液在注漿工程中的應(yīng)用日益增多，但是對(duì)于雙液漿滲透擴(kuò)散機(jī)理的研究較少.基于此，本文以青島地鐵四號(hào)線人民會(huì)堂站的地表超前注漿工程為研究背景，考慮水泥-水玻璃雙液漿的黏度時(shí)效性和黏度空間效應(yīng)，對(duì)雙液漿的滲透注漿擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行理論研究，給出漿液擴(kuò)散半徑的計(jì)算公式，以期為水泥-水玻璃雙液漿在隧道不良地質(zhì)地段超前注漿中的應(yīng)用提供理論依據(jù).

1 C-S雙液漿柱形滲透擴(kuò)散模型

1.1 C-S雙液漿的黏度時(shí)空效應(yīng)

1.1.1 雙液漿的流變方程

由于水泥單液漿凝固時(shí)間較長、漿液的擴(kuò)散范圍難以控制且易受到地下水的稀釋[16]，水泥-水玻璃(C-S)雙液漿作為典型的速凝型漿液在注漿工程中得到了廣泛的應(yīng)用.C-S雙液漿由水泥類漿液(A液)和水玻璃類漿液(B液)按一定的比例混合后得到，混合后的漿液既具有水泥強(qiáng)度高的特點(diǎn)，又具有化學(xué)漿液能準(zhǔn)確控制凝固時(shí)間的優(yōu)點(diǎn).C-S雙液漿黏度變化顯著，從漿液混合至漿液失去流動(dòng)性所需時(shí)間(凝膠時(shí)間)一般為幾十秒至幾十分鐘.雙液漿黏度變化可以分為三個(gè)階段[17]，即低黏期、上升期和固化期，其黏度階段劃分見圖1.

圖1 C-S雙液漿的黏度階段劃分Fig.1 Viscosity stage division of C-S mixed grout

李術(shù)才[18]等通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析得到，當(dāng)水泥漿水灰比為1且雙液體積比也為1時(shí)，C-S雙液漿的黏度時(shí)變方程為

μ(t)=AtB=0.003 182t2.23

(1)

式中：A、B均為常數(shù)，可根據(jù)雙液漿的黏度-時(shí)間曲線擬合得到.

C-S雙液漿為黏度時(shí)變性賓漢姆流體[18]，其流變方程為

τ(t)=τ0(t)+μ(t)γ

(2)

式中：τ(t)為漿液的剪切應(yīng)力；τ0(t)為漿液的屈服剪切力，用來表征漿液的塑性性質(zhì)，根據(jù)阮文軍[6]的研究成果可知：賓漢姆流體的屈服剪切力隨時(shí)間變化可以忽略，因此有：τ0(t)=τ0(0)=τ0；μ(t)為漿液的黏度時(shí)變函數(shù)；γ為漿液剪切速率，γ=-dv/dr.

1.1.2 單液漿與雙液漿注入方式的區(qū)別

水泥單液漿在使用時(shí)需事先按照水灰比配置好注漿漿液，然后由注漿泵注入到地層中，漿液注入地層后，漿液黏度隨著時(shí)間的增加而不斷增加.由于漿液的黏度起始時(shí)刻相同，因此注入地層中的漿液質(zhì)點(diǎn)均經(jīng)歷了相同的黏度變化時(shí)間，各漿液質(zhì)點(diǎn)的黏度值相同.

C-S雙液漿在使用時(shí)是采用雙重注入器，使兩種漿液在注漿管口處混合，然后注入地層中，注入地層中的漿液質(zhì)點(diǎn)其黏度隨著時(shí)間的增加而迅速增加[19].漿液黏度起始時(shí)刻的不同導(dǎo)致漿液質(zhì)點(diǎn)的黏度存在空間差異性[20]，即先注入地層中的漿液質(zhì)點(diǎn)其黏度值始終大于后注入地層中的漿液質(zhì)點(diǎn)的黏度值.假設(shè)雙液注漿的起始時(shí)刻為0，注漿的總時(shí)間為T.注漿起始時(shí)刻注入地層中的漿液質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散至半徑l1處，質(zhì)點(diǎn)的黏度增長時(shí)間為T；t時(shí)刻注入地層中的漿液質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散至半徑l處，質(zhì)點(diǎn)的黏度增長時(shí)間為T-t；T時(shí)刻注入地層中的漿液質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散半徑為0，質(zhì)點(diǎn)的黏度增長時(shí)間也為0.漿液擴(kuò)散過程如圖2所示.

圖2 C-S雙液漿擴(kuò)散過程示意圖Fig.2 Diagram of diffusion process of C-S mixed grout

1.2 基本假設(shè)與計(jì)算模型

針對(duì)本文所研究的問題，提出以下基本假定：

(1)漿液為均質(zhì)、各向同性及不可壓縮的流體，且不考慮漿液重力的影響；整個(gè)注漿過程中漿液的流型保持不變.

(2)漿液流速較小，漿液僅在注漿孔周圍局部區(qū)域呈紊流狀態(tài)，其余部分皆為層流狀態(tài).

(3)受注地層為均質(zhì)、各向同性介質(zhì).

(4)注漿管內(nèi)漿液的流速不變，漿液以滲透擴(kuò)散的形式進(jìn)入地層.

(5)C-S雙液漿為黏度時(shí)變性的賓漢姆流體，其流變方程為式(2).

(6)漿液擴(kuò)散鋒面在靜水壓力作用下不發(fā)生稀釋現(xiàn)象，即漿液與地下水的相界面是突變的[21].

當(dāng)采用袖閥管后退式分段注漿工藝時(shí)，漿液在被注介質(zhì)中呈柱形擴(kuò)散[10].漿液柱形擴(kuò)散的理論模型見圖3.

1.3 公式推導(dǎo)

1.3.1 雙液漿黏度變化時(shí)間與擴(kuò)散半徑的關(guān)系

根據(jù)T時(shí)間內(nèi)漿液在地層中滲透擴(kuò)散的量與注漿管注漿量相等，可得到：

(3)

則注漿總時(shí)間為：

(4)

式中：l0為注漿管半徑；v0為注漿管內(nèi)漿液的流速；q為注漿管的流量；m為漿液柱形擴(kuò)散的高度；φ為受注地層的孔隙度.

圖3 漿液柱形擴(kuò)散理論模型Fig.3 Theoretical model of grout cylindrical diffusion

由1.1.2節(jié)可知：t(t≤T)時(shí)刻注入地層中的漿液質(zhì)點(diǎn)，其最終擴(kuò)散至半徑l處.令Tu=T-t，則從t時(shí)刻至注漿結(jié)束時(shí)刻，即Tu時(shí)間段內(nèi)，注入地層中的漿液量為

(5)

則有

(6)

由于注漿管內(nèi)漿液的速率不變，因此對(duì)地層中某一確定的漿液擴(kuò)散半徑l，漿液質(zhì)點(diǎn)由注漿孔處到達(dá)該位置所需要的時(shí)間是固定不變的，而漿液質(zhì)點(diǎn)由注漿孔處到達(dá)該位置所需要的時(shí)間也就是漿液的黏度增長時(shí)間Tu，即對(duì)擴(kuò)散半徑l處的漿液質(zhì)點(diǎn)而言，其黏度增長時(shí)間是固定不變的[22].由此可知：漿液質(zhì)點(diǎn)的黏度增長時(shí)間與漿液的擴(kuò)散半徑l一一對(duì)應(yīng)，即Tu=T(l)，所以有

(7)

1.3.2 雙液漿的滲流運(yùn)動(dòng)方程

假定受注地層為由直徑相同的毛細(xì)管排列而成的多孔介質(zhì)，即符合均勻毛管組模型，雙液漿的滲流等效為漿液質(zhì)點(diǎn)在所有毛細(xì)管道中流動(dòng)的疊加[23].設(shè)毛細(xì)管半徑為r0，在毛細(xì)管中取一段與管軸同軸的流體柱微元素，流體柱半徑為r(r≤r0)，長度為dl，流體柱的左右兩端分別作用壓力P和P+dP，兩側(cè)的壓力差為dP，流體柱的表面上所受剪切應(yīng)力為τ，其方向向左，與漿液的流動(dòng)方向相反，漿液在毛細(xì)管道中的流動(dòng)情況如圖4所示.

由流體柱微元素的受力平衡條件可得到：

Pπr2-πr2(P+dP)-2πrτdl=0

(8)

化簡得到漿液的剪切應(yīng)力為

(9)

圖4 漿液在毛細(xì)管道中的流動(dòng)示意圖Fig.4 Flow diagram of grout in capillary pipe

當(dāng)剪切應(yīng)力τ≤τ0時(shí)，漿液不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，呈活塞式運(yùn)動(dòng)；當(dāng)剪切應(yīng)力τ>τ0時(shí)，漿液發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng).結(jié)合圖4可知，毛細(xì)管中漿液的速度分布為截頭拋物面形狀.令τ=τ0，可得到漿液活塞式運(yùn)動(dòng)的半徑為

(10)

由此可以說明當(dāng)0≤r≤rp時(shí)，漿液的剪切應(yīng)力τ為0，當(dāng)rp

圖5 漿液剪應(yīng)力分布示意圖Fig.5 Diagram of shear stress distribution in grout

將式(9)代入雙液漿的流變方程式(2)，可得到：

(11)

對(duì)式(11)采用分離變量法積分，代入壁面無滑移條件r=r0,v=0，可得到漿液的速度方程為

(12)

所以有

(13)

毛細(xì)管道中漿液的總流量Q為活塞運(yùn)動(dòng)區(qū)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)區(qū)兩部分的流量之和，即

(14)

則漿液在毛細(xì)管中的平均流速為

(15)

漿液需要克服阻礙其流動(dòng)的屈服剪切力τ0，即達(dá)到漿液的啟動(dòng)壓力梯度λ，才能保證漿液能在毛細(xì)管中順利流動(dòng).令Q=0，可解得：

(16)

(17)

被注介質(zhì)滲透率K與毛細(xì)管半徑r0滿足如下關(guān)系：

(18)

由于注漿開始后其壓力梯度-dP/dl？啟動(dòng)壓力梯度λ，忽略高階微量并結(jié)合式(17)可得到：

(19)

(20)

采用分離變量法對(duì)式(20)進(jìn)行積分可得到：

(21)

式中：C為積分常數(shù).

代入注漿邊界條件：

(22)

式中：P0為注漿孔處的注漿壓力；Pw為注漿點(diǎn)處的地下水壓力.

令ΔP=P0-Pw，由式(21)和(22)可得到：

(23)

由此可得漿液的擴(kuò)散半徑表達(dá)式為

(24)

根據(jù)漿液擴(kuò)散半徑l處的漿液壓力為P，同時(shí)結(jié)合注漿邊界條件，對(duì)式(20)進(jìn)行積分，得

(25)

可得到漿液壓力的表達(dá)式為

(26)

1.4 參數(shù)確定方法與公式適用范圍

1.4.1 參數(shù)確定方法

由以上公式推導(dǎo)的過程可以看出，與雙液漿柱形滲透擴(kuò)散過程相關(guān)的參數(shù)有：初始擴(kuò)散半徑l0，雙液漿的屈服剪切力τ0，注漿點(diǎn)處的地下水壓力Pw，注漿壓力P0，毛細(xì)管半徑r0，雙液漿黏度參數(shù)A和B，受注地層孔隙度φ，漿液柱形擴(kuò)散的高度m，受注地層滲透率φ，注漿管內(nèi)漿液的流速v0.

l0為注漿管半徑，可以通過多次測(cè)量求平均值獲得；屈服剪切力τ0采用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)或毛細(xì)管黏度計(jì)測(cè)定得到；地下水壓力Pw由公式Pw=ρgh計(jì)算得到(ρ為水的密度，h為注漿段的埋深);注漿壓力P0采用在注漿孔附近安裝壓力表，由現(xiàn)場測(cè)試數(shù)據(jù)得到；滲透率K由公式K′=Kρg/μw計(jì)算得到[24](K′為滲透系數(shù)，μw為水的黏度)；孔隙度φ可在室內(nèi)或現(xiàn)場測(cè)定得到；在已知K和φ的前提下可由式(18)計(jì)算出毛細(xì)管半徑r0；黏度參數(shù)A和B可由室內(nèi)漿液特性試驗(yàn)得出相關(guān)數(shù)據(jù)后擬合得到；柱形擴(kuò)散的高度m可根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求獲得；漿液的流速v0可由現(xiàn)場實(shí)測(cè)得到.

至此，對(duì)于考慮黏度時(shí)空效應(yīng)時(shí)C-S雙液漿柱形滲透注漿的擴(kuò)散半徑計(jì)算式(24)，除了漿液擴(kuò)散半徑l1一個(gè)未知參數(shù)外，其他參數(shù)均可通過上述方法得到；反之，已知漿液擴(kuò)散半徑l1，可以由式(23)求出理論上的壓力差ΔP.在求得漿液擴(kuò)散半徑l1后，由式(26)可以得出漿液擴(kuò)散范圍內(nèi)漿液壓力的衰減規(guī)律.

1.4.2 公式適用范圍

以上公式均是在假定漿液流態(tài)為層流的情況下推導(dǎo)出來的，當(dāng)漿液流態(tài)為紊流時(shí)，上述公式不再適用.張偉[25-26]等的研究表明：當(dāng)雷諾數(shù)Re<2 000時(shí)漿液為層流流態(tài)，當(dāng)2 000≤Re≤4 000時(shí)漿液為層流與紊流的混合流態(tài)，當(dāng)4 000

雷諾數(shù)的計(jì)算式為

(27)

2 工程實(shí)例應(yīng)用

2.1 工程概況

青島地鐵四號(hào)線人民會(huì)堂站為地下兩層11m島式車站，采用礦山法施工，有效站臺(tái)中心里程為ZDK0+372.500.車站主體范圍內(nèi)存在兩處斷層、一處節(jié)理.F1斷裂為青島山斷裂的次生斷裂，F(xiàn)2斷裂為青島山斷裂.車站上覆圍巖松散破碎，自穩(wěn)能力較差.場區(qū)地下水主要類型為第四系孔隙潛水與基巖裂隙水，由于車站毗鄰黃海，場區(qū)內(nèi)水源補(bǔ)給較為充足.車站平面位置圖如圖6，現(xiàn)場鉆孔取芯情況如圖7.

圖6 人民會(huì)堂站平面位置圖Fig.6 Plane location map of People’s Hall Station

圖7 現(xiàn)場鉆孔取芯情況Fig.7 On-site drilling core feeding condition

在車站主體結(jié)構(gòu)施工前采用地表+洞內(nèi)的聯(lián)合鉆孔方案對(duì)開挖斷面周邊進(jìn)行注漿加固，地表注漿孔橫斷面布置見圖8.地表采用模袋袖閥管注漿工藝加固隧道開挖面正上方的影響區(qū)域，該工藝首先在目標(biāo)加固區(qū)域上方構(gòu)造止?jié){巖盤，止?jié){巖盤形成以后再將雙液漿注入地層中，從而保證了雙液漿始終在目標(biāo)加固區(qū)域內(nèi)滲透擴(kuò)散，防止?jié){液沿著巖層裂隙滲透到海水中以及沿著注漿管壁上竄，造成材料浪費(fèi)和環(huán)境污染；洞內(nèi)采用常規(guī)注漿工藝加固隧道拱頂側(cè)邊部位和邊墻及底板的外側(cè)區(qū)域.地表注漿加固區(qū)域的寬度為15 m，高度為6 m(為保證注漿加固效果，鉆孔延伸到隧道輪廓線內(nèi)1 m)；隧道拱頂側(cè)邊部位的加固圈厚度為5 m，注漿孔終孔間距為2.5 m，其他部分的加固圈厚度為3 m，注漿孔終孔間距為4 m，注漿分段長度為4～5 m.

圖8 地表注漿孔橫斷面布置圖(單位：m)Fig.8 Cross section layout of grouting holes on the surface(Unit: m)

2.2 雙液漿擴(kuò)散半徑的確定

由工程設(shè)計(jì)資料可知：注漿點(diǎn)處的地下水壓力Pw=115 kPa，漿液流速v0=2.4 m/s，雙液漿黏度參數(shù)A=0.003182，黏度參數(shù)B=2.23(水泥漿水灰比為1且雙液體積比也為1)，同時(shí)選定初始擴(kuò)散半徑l1=0.025 m，屈服剪切力τ0=1.563 Pa，注漿壓力P0=2 MPa，受注地層孔隙度φ=0.3，漿液柱形擴(kuò)散的高度m=6 m，滲透系數(shù)K′=0.12 cm/s，20℃時(shí)水的黏度μw=1.005×10-3Pa·s.

在雙液漿注入過程中，如果注漿壓力太小，則無法將漿液快速的注入到地層中，從而無法對(duì)目標(biāo)加固區(qū)域的土體進(jìn)行有效加固；如果注漿壓力太大，則雙液漿在地層中的作用方式可能由滲透擴(kuò)散演變?yōu)閴好軘U(kuò)散，甚至發(fā)生劈裂擴(kuò)散，造成漿液流失，從而達(dá)不到預(yù)期的加固目的.因此，在獲得較大的漿液加固半徑的同時(shí)又要考慮注漿過程中被加固土體的穩(wěn)定性，防止其發(fā)生過大變形而劈裂破壞.利用1.3.2節(jié)中的公式(24)，并結(jié)合本節(jié)中的基本參數(shù)，計(jì)算不同注漿壓力P0下漿液擴(kuò)散半徑l1的值，根據(jù)計(jì)算結(jié)果作出曲線如圖9所示.

由圖9可知，隨著注漿壓力P0的不斷增大，雙液漿擴(kuò)散半徑l1亦隨之增大.相應(yīng)曲線大致呈現(xiàn)三階段變化：即當(dāng)注漿壓力P0從0.2 MPa增加至0.8 MPa時(shí)，漿液擴(kuò)散半徑快速增加；當(dāng)注漿壓力P0從0.8 Pa增加至2.0 Pa時(shí)，漿液擴(kuò)散半徑的增加速率逐漸減小；當(dāng)注漿壓力P0從2.0 MPa增加至2.8 MPa時(shí)，漿液擴(kuò)散半徑緩慢增加.

一般而言，為了獲得較好的注漿加固效果，往往需要較大的漿液擴(kuò)散半徑并且對(duì)地層的影響較小，由圖9可知，較理想的注漿壓力為2.0 MPa，此時(shí)漿液得以充分?jǐn)U散，漿液擴(kuò)散半徑為1.2 m.

圖9 注漿壓力對(duì)漿液擴(kuò)散半徑的影響規(guī)律Fig.9 The influence of the grouting pressure on grouting diffusion radius

選定注漿壓力P0=2.0 MPa，利用2.3.2節(jié)中的公式(26)，并結(jié)合本節(jié)中的基本參數(shù)，計(jì)算漿液擴(kuò)散半徑范圍內(nèi)不同位置處所對(duì)應(yīng)的漿液壓力值，根據(jù)計(jì)算結(jié)果作出曲線如圖10所示.

圖10 漿液壓力隨漿液擴(kuò)散半徑增大時(shí)的衰減規(guī)律Fig.10 Attenuation rule of grout pressure with increasing grouting diffusion radius

由圖10可知，隨著漿液擴(kuò)散半徑的增加，漿液壓力逐漸減小.當(dāng)漿液擴(kuò)散半徑從0.025 m增加至0.3 m時(shí)，漿液壓力緩慢減??；當(dāng)漿液擴(kuò)散半徑從0.3 m增加至0.8 m時(shí)，漿液壓力加速減??；當(dāng)漿液擴(kuò)散半徑從0.8 m增加至1.2 m時(shí)，漿液壓力快速減小，且最終值等于注漿點(diǎn)處的地下水壓力115 kPa.由此可見，在注漿壓力一定的條件下，漿液擴(kuò)散半徑逐漸增大至接近最終的擴(kuò)散半徑時(shí)，地下水對(duì)漿液滲透擴(kuò)散的阻礙作用愈加明顯，并最終導(dǎo)致漿液壓力呈現(xiàn)出快速衰減的趨勢(shì).

2.3 注漿效果檢驗(yàn)

地表注漿施工完成后，對(duì)注漿加固區(qū)域進(jìn)行了取芯檢驗(yàn)，鉆孔取芯情況如圖11所示.檢驗(yàn)結(jié)果表明：注漿范圍內(nèi)的巖芯以水泥結(jié)石體為主，巖體完整性得到大幅提高；現(xiàn)場開挖過程中，未造成地表沉降超限和洞內(nèi)垮塌事故，滿足安全開挖的要求.

圖11 鉆孔取芯結(jié)果Fig.11 Drilling core results

3 結(jié)論

(1)水泥-水玻璃雙液漿為黏度時(shí)變性的賓漢姆流體，基于雙液漿的流變方程，同時(shí)考慮雙液漿的黏度時(shí)效性和黏度空間效應(yīng)，推導(dǎo)得到了表征雙液漿黏度增長時(shí)間Tu與漿液擴(kuò)散半徑l之間關(guān)系的表達(dá)式.

(2)根據(jù)此關(guān)系式并結(jié)合均勻毛管組理論，推導(dǎo)得到了考慮雙液漿黏度時(shí)空效應(yīng)的柱形滲透注漿漿液擴(kuò)散半徑l1和漿液壓力P的理論計(jì)算公式，并分析了公式中相關(guān)參數(shù)的確定方法與公式的適用范圍.

(3)將本文所得的漿液擴(kuò)散半徑理論計(jì)算公式應(yīng)用于人民會(huì)堂站的模袋袖閥管注漿工程中，由漿液擴(kuò)散半徑l1隨注漿壓力P0的變化規(guī)律可以得出：當(dāng)注漿加固效果最佳時(shí),注漿壓力P0=2.0 MPa，此時(shí)漿液擴(kuò)散半徑l1=1.2 m.

(4)本文所推導(dǎo)的理論計(jì)算公式豐富和發(fā)展了注漿理論體系，對(duì)類似工程的預(yù)注漿設(shè)計(jì)、施工提供了良好的借鑒和參考價(jià)值.