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1、注浆加固理论n n注浆理论：借助于注浆理论：借助于注浆理论：借助于注浆理论：借助于流体力学流体力学流体力学流体力学和和和和固体力学固体力学固体力学固体力学的理论，对浆液的单的理论，对浆液的单的理论，对浆液的单的理论，对浆液的单一流动形式进行分析，建立压力、流量、扩散半径、注浆时一流动形式进行分析，建立压力、流量、扩散半径、注浆时一流动形式进行分析，建立压力、流量、扩散半径、注浆时一流动形式进行分析，建立压力、流量、扩散半径、注浆时间之间的关系。间之间的关系。间之间的关系。间之间的关系。n n浆液在地层中往往以多种形式运动，且这些运动形式随着地层的变化、浆液在地层中往往以多种形式运动，且这些运动
2、形式随着地层的变化、浆液在地层中往往以多种形式运动，且这些运动形式随着地层的变化、浆液在地层中往往以多种形式运动，且这些运动形式随着地层的变化、浆液的性质和压力变化而相互转化或并存。浆液的性质和压力变化而相互转化或并存。浆液的性质和压力变化而相互转化或并存。浆液的性质和压力变化而相互转化或并存。如在渗透注浆过程中存在劈裂现象；在劈裂注浆过程中存如在渗透注浆过程中存在劈裂现象；在劈裂注浆过程中存如在渗透注浆过程中存在劈裂现象；在劈裂注浆过程中存如在渗透注浆过程中存在劈裂现象；在劈裂注浆过程中存在渗透流动等，在压密注浆过程中存在劈裂或渗透流动。在渗透流动等，在压密注浆过程中存在劈裂或渗透流动。在渗
3、透流动等，在压密注浆过程中存在劈裂或渗透流动。在渗透流动等，在压密注浆过程中存在劈裂或渗透流动。尽管浆液在地层中运动形式很复杂，但它在一定条件下总是以某种流尽管浆液在地层中运动形式很复杂，但它在一定条件下总是以某种流尽管浆液在地层中运动形式很复杂，但它在一定条件下总是以某种流尽管浆液在地层中运动形式很复杂，但它在一定条件下总是以某种流动形式为主。动形式为主。动形式为主。动形式为主。n n因此，应正确地运用注浆理论，使其以所要求的因此，应正确地运用注浆理论，使其以所要求的因此，应正确地运用注浆理论，使其以所要求的因此，应正确地运用注浆理论，使其以所要求的运动形式运动形式运动形式运动形式为主在地层
4、中为主在地层中为主在地层中为主在地层中流动，达到注浆的目的。流动，达到注浆的目的。流动，达到注浆的目的。流动，达到注浆的目的。n n1 岩土介质可注性岩土介质可注性n n2 渗透注浆理论渗透注浆理论n n3 压密注浆理论压密注浆理论n n4 劈裂注浆理论劈裂注浆理论n n5 裂隙岩体注浆理论裂隙岩体注浆理论1 岩土介质可注性n n注浆法适用范围以及对岩土介质的改良结果，不仅注浆法适用范围以及对岩土介质的改良结果，不仅注浆法适用范围以及对岩土介质的改良结果，不仅注浆法适用范围以及对岩土介质的改良结果，不仅取决于注浆材料的性质，也取决于注浆方法和注浆取决于注浆材料的性质，也取决于注浆方法和注浆取决
5、于注浆材料的性质，也取决于注浆方法和注浆取决于注浆材料的性质，也取决于注浆方法和注浆工艺。工艺。工艺。工艺。注浆方法注浆方法注浆方法注浆方法的选择不仅是注浆设备的选择，还要看的选择不仅是注浆设备的选择，还要看的选择不仅是注浆设备的选择，还要看的选择不仅是注浆设备的选择，还要看试验结果，考虑注浆经验是否丰富，注浆管理的试验结果，考虑注浆经验是否丰富，注浆管理的试验结果，考虑注浆经验是否丰富，注浆管理的试验结果，考虑注浆经验是否丰富，注浆管理的方法是否可行等。方法是否可行等。方法是否可行等。方法是否可行等。在注浆工程实践中，常常采用联合在注浆工程实践中，常常采用联合在注浆工程实践中，常常采用联合在
6、注浆工程实践中，常常采用联合注浆工艺注浆工艺注浆工艺注浆工艺。包括不同浆材及不同注浆方法的联合，以适应某些特殊地质条件包括不同浆材及不同注浆方法的联合，以适应某些特殊地质条件包括不同浆材及不同注浆方法的联合，以适应某些特殊地质条件包括不同浆材及不同注浆方法的联合，以适应某些特殊地质条件和专门注浆目的，因而注浆法适用界限变得更加复杂。和专门注浆目的，因而注浆法适用界限变得更加复杂。和专门注浆目的，因而注浆法适用界限变得更加复杂。和专门注浆目的，因而注浆法适用界限变得更加复杂。n n在砂砾土层中渗透注浆时，尤其是当浆液浓度较大时，要求在砂砾土层中渗透注浆时，尤其是当浆液浓度较大时，要求在砂砾土层中
7、渗透注浆时，尤其是当浆液浓度较大时，要求在砂砾土层中渗透注浆时，尤其是当浆液浓度较大时，要求浆液中颗粒直径比土孔隙小，粒状浆材中颗粒才能在孔隙或浆液中颗粒直径比土孔隙小，粒状浆材中颗粒才能在孔隙或浆液中颗粒直径比土孔隙小，粒状浆材中颗粒才能在孔隙或浆液中颗粒直径比土孔隙小，粒状浆材中颗粒才能在孔隙或裂隙中流动。裂隙中流动。裂隙中流动。裂隙中流动。n n但粒状浆材往往以多粒形式同时进入孔隙或裂隙，这可导致但粒状浆材往往以多粒形式同时进入孔隙或裂隙，这可导致但粒状浆材往往以多粒形式同时进入孔隙或裂隙，这可导致但粒状浆材往往以多粒形式同时进入孔隙或裂隙，这可导致孔隙的堵塞，因此，仅仅满足颗粒尺寸小于
8、孔隙尺寸是不够孔隙的堵塞，因此，仅仅满足颗粒尺寸小于孔隙尺寸是不够孔隙的堵塞，因此，仅仅满足颗粒尺寸小于孔隙尺寸是不够孔隙的堵塞，因此，仅仅满足颗粒尺寸小于孔隙尺寸是不够的。的。的。的。n n同时浆液在流动过程中存在着凝结过程，也会造成浆液通道同时浆液在流动过程中存在着凝结过程，也会造成浆液通道同时浆液在流动过程中存在着凝结过程，也会造成浆液通道同时浆液在流动过程中存在着凝结过程，也会造成浆液通道的堵塞。的堵塞。的堵塞。的堵塞。n n再则地基土是非均质体，裂隙或孔隙大小不同，粒状浆材的再则地基土是非均质体，裂隙或孔隙大小不同，粒状浆材的再则地基土是非均质体，裂隙或孔隙大小不同，粒状浆材的再则地
9、基土是非均质体，裂隙或孔隙大小不同，粒状浆材的颗粒尺寸不均匀，若想封闭所有孔隙，就要求粒状浆材的颗颗粒尺寸不均匀，若想封闭所有孔隙，就要求粒状浆材的颗颗粒尺寸不均匀，若想封闭所有孔隙，就要求粒状浆材的颗颗粒尺寸不均匀，若想封闭所有孔隙，就要求粒状浆材的颗粒尺寸必须很小，这从技术和经济的角度来看也是困难的。粒尺寸必须很小，这从技术和经济的角度来看也是困难的。粒尺寸必须很小，这从技术和经济的角度来看也是困难的。粒尺寸必须很小，这从技术和经济的角度来看也是困难的。n n实验表明，注浆材料能够顺利渗透到土颗粒间的条件是实验表明，注浆材料能够顺利渗透到土颗粒间的条件是实验表明，注浆材料能够顺利渗透到土颗
10、粒间的条件是实验表明，注浆材料能够顺利渗透到土颗粒间的条件是:渗透注浆理论n n注浆材料在外力作用下可渗入到岩土体的裂隙或孔隙中。注浆材料在外力作用下可渗入到岩土体的裂隙或孔隙中。注浆材料在外力作用下可渗入到岩土体的裂隙或孔隙中。注浆材料在外力作用下可渗入到岩土体的裂隙或孔隙中。一般情况下，注浆压力越大，注入浆液量越多，扩散距离一般情况下，注浆压力越大，注入浆液量越多，扩散距离一般情况下，注浆压力越大，注入浆液量越多，扩散距离一般情况下，注浆压力越大，注入浆液量越多，扩散距离也就越远，加固效果也就越好。也就越远，加固效果也就越好。也就越远，加固效果也就越好。也就越远，加固效果也就越好。n n但
11、注浆材料的渗透性好坏与诸多因素有关，如但注浆材料的渗透性好坏与诸多因素有关，如但注浆材料的渗透性好坏与诸多因素有关，如但注浆材料的渗透性好坏与诸多因素有关，如:岩土孔隙率及孔隙大小、材料可注性、注浆施工方法、地基非均质性、岩土孔隙率及孔隙大小、材料可注性、注浆施工方法、地基非均质性、岩土孔隙率及孔隙大小、材料可注性、注浆施工方法、地基非均质性、岩土孔隙率及孔隙大小、材料可注性、注浆施工方法、地基非均质性、地下水流动、注浆材料的时间特性等。地下水流动、注浆材料的时间特性等。地下水流动、注浆材料的时间特性等。地下水流动、注浆材料的时间特性等。n n一般渗透注浆是在不足以破坏地层构造的压力下一般渗透
12、注浆是在不足以破坏地层构造的压力下一般渗透注浆是在不足以破坏地层构造的压力下一般渗透注浆是在不足以破坏地层构造的压力下即不产生水力劈裂，即不产生水力劈裂，即不产生水力劈裂，即不产生水力劈裂，把浆液注入到粒状土的孔隙中，从而取代或排出其中的空气和水。把浆液注入到粒状土的孔隙中，从而取代或排出其中的空气和水。把浆液注入到粒状土的孔隙中，从而取代或排出其中的空气和水。把浆液注入到粒状土的孔隙中，从而取代或排出其中的空气和水。渗透注浆要满足可注性条件。浆液一般均匀地扩散到土颗渗透注浆要满足可注性条件。浆液一般均匀地扩散到土颗渗透注浆要满足可注性条件。浆液一般均匀地扩散到土颗渗透注浆要满足可注性条件。浆
13、液一般均匀地扩散到土颗粒间的孔隙内，将土颗粒胶结起来，可增强土体强度和粒间的孔隙内，将土颗粒胶结起来，可增强土体强度和粒间的孔隙内，将土颗粒胶结起来，可增强土体强度和粒间的孔隙内，将土颗粒胶结起来，可增强土体强度和防渗能力。防渗能力。防渗能力。防渗能力。n n浆液扩散形状取决于注浆方式浆液扩散形状取决于注浆方式浆液扩散形状取决于注浆方式浆液扩散形状取决于注浆方式:当由钻杆端孔注浆，注浆孔较深，这时相当于点源，浆液当由钻杆端孔注浆，注浆孔较深，这时相当于点源，浆液当由钻杆端孔注浆，注浆孔较深，这时相当于点源，浆液当由钻杆端孔注浆，注浆孔较深，这时相当于点源，浆液呈球面扩散。呈球面扩散。呈球面扩散
14、。呈球面扩散。当采用花管式分段注浆，浆液则呈柱面扩散。当采用花管式分段注浆，浆液则呈柱面扩散。当采用花管式分段注浆，浆液则呈柱面扩散。当采用花管式分段注浆，浆液则呈柱面扩散。牛顿流体在地层中的渗透公式n n牛顿流体是典型粘性流体，其流变曲线是通过原点的直线，方程式为牛顿流体是典型粘性流体，其流变曲线是通过原点的直线，方程式为牛顿流体是典型粘性流体，其流变曲线是通过原点的直线，方程式为牛顿流体是典型粘性流体，其流变曲线是通过原点的直线，方程式为:n n大多数的化学浆液都属于牛顿流体。大多数的化学浆液都属于牛顿流体。大多数的化学浆液都属于牛顿流体。大多数的化学浆液都属于牛顿流体。（1）球状扩散理论
15、）球状扩散理论Maag公式公式假设：假设：注浆材料在土体中流动是层流，服从达西定律；注浆材料在土体中流动是层流，服从达西定律；地基是均质的半无限体；地基是均质的半无限体；在地下水位以下注浆时，地下水无动水压力；在地下水位以下注浆时，地下水无动水压力；不考虑注浆材料密度与水密度的差别；不考虑注浆材料密度与水密度的差别；在注浆期间，注浆材料粘度不变；在注浆期间，注浆材料粘度不变；注浆源为点源，浆液在地层中呈球状扩散。注浆源为点源，浆液在地层中呈球状扩散。牛顿流体在地层中的渗透公式n n根据达西定律：根据达西定律：根据达西定律：根据达西定律：n n式中：式中：式中：式中：n n根据边界条件可推导出：
16、根据边界条件可推导出：根据边界条件可推导出：根据边界条件可推导出：宾汉姆流体在地层中的渗透公式uu宾汉姆流体是典型塑性流体宾汉姆流体是典型塑性流体宾汉姆流体是典型塑性流体宾汉姆流体是典型塑性流体uu其流变曲线是不通过原点的直线其流变曲线是不通过原点的直线其流变曲线是不通过原点的直线其流变曲线是不通过原点的直线宾汉姆流体的流变方程表示为：宾汉姆流体的流变方程表示为：宾汉姆流体的流变方程表示为：宾汉姆流体的流变方程表示为：塑性流体的表观粘度为：塑性流体的表观粘度为：塑性流体的表观粘度为：塑性流体的表观粘度为：uu宾宾宾宾汉汉汉汉姆姆姆姆流流流流体体体体比比比比牛牛牛牛顿顿顿顿流流流流体体体体具具具
17、具有有有有较较较较高高高高的的的的流流流流动动动动阻阻阻阻力力力力，注注注注宾宾宾宾汉汉汉汉姆姆姆姆型型型型浆液需要较大的压力，浆液才能扩散较远。浆液需要较大的压力，浆液才能扩散较远。浆液需要较大的压力，浆液才能扩散较远。浆液需要较大的压力，浆液才能扩散较远。uu多数粘土浆液和一些粘度很大的化学浆液属于宾汉姆流体；多数粘土浆液和一些粘度很大的化学浆液属于宾汉姆流体；多数粘土浆液和一些粘度很大的化学浆液属于宾汉姆流体；多数粘土浆液和一些粘度很大的化学浆液属于宾汉姆流体；uu水水水水泥泥泥泥浆浆浆浆由由由由牛牛牛牛顿顿顿顿流流流流体体体体转转转转变变变变为为为为宾宾宾宾汉汉汉汉姆姆姆姆流流流流体体
18、体体的的的的临临临临界界界界水水水水灰灰灰灰比比比比发发发发生生生生在在在在接接接接近近近近于于于于1.01.0处处处处。水水水水灰灰灰灰比比比比大大大大于于于于1.01.0，属属属属于于于于牛牛牛牛顿顿顿顿流流流流体体体体；水水水水灰灰灰灰比比比比小小小小于于于于1.01.0，为宾汉姆流体。，为宾汉姆流体。，为宾汉姆流体。，为宾汉姆流体。宾汉姆流体在地层中的渗透公式以上公式可解决的注浆工程问题：以上公式可解决的注浆工程问题：以上公式可解决的注浆工程问题：以上公式可解决的注浆工程问题：n n（1 1）已知）已知）已知）已知 和和和和 ，根据公式，根据公式，根据公式，根据公式 可计算出扩散半径。
19、可计算出扩散半径。可计算出扩散半径。可计算出扩散半径。n n（2 2）已知压差（）已知压差（）已知压差（）已知压差（）及注浆时间）及注浆时间）及注浆时间）及注浆时间 时，按照公式时，按照公式时，按照公式时，按照公式 计算注浆扩散半径。计算注浆扩散半径。计算注浆扩散半径。计算注浆扩散半径。n n（3 3）已知注浆流量）已知注浆流量）已知注浆流量）已知注浆流量 及扩散半径及扩散半径及扩散半径及扩散半径 ，可按照公式，可按照公式，可按照公式，可按照公式 计算孔计算孔计算孔计算孔底最大压力底最大压力底最大压力底最大压力()()，并根据公式，并根据公式，并根据公式，并根据公式 计算注浆时间。计算注浆时间
20、。计算注浆时间。计算注浆时间。n n（4 4）塑性流体的渗透系数、有效粘度都是半径的函数，在向孔隙介质注）塑性流体的渗透系数、有效粘度都是半径的函数，在向孔隙介质注）塑性流体的渗透系数、有效粘度都是半径的函数，在向孔隙介质注）塑性流体的渗透系数、有效粘度都是半径的函数，在向孔隙介质注入分散性浆液时，随着时间的变化入分散性浆液时，随着时间的变化入分散性浆液时，随着时间的变化入分散性浆液时，随着时间的变化(半径的增大半径的增大半径的增大半径的增大)，将出现介质的渗透率，将出现介质的渗透率，将出现介质的渗透率，将出现介质的渗透率下降。下降。下降。下降。渗透注浆的极限压力n n在在在在半半半半无无无无
21、限限限限空空空空间间间间可可可可渗渗渗渗透透透透注注注注浆浆浆浆的的的的土土土土体体体体内内内内注注注注浆浆浆浆时时时时，如如如如果果果果注注注注浆浆浆浆压压压压力力力力超超超超过过过过某某某某一一一一极极极极限限限限值值值值()，浆浆浆浆液液液液流流流流动动动动将将将将会会会会由由由由渗渗渗渗透透透透方方方方式式式式转转转转化化化化为为为为劈劈劈劈裂裂裂裂方方方方式式式式。只只只只有有有有当当当当注注注注浆浆浆浆压压压压力力力力小小小小于于于于 时，才能保证浆液在土中是渗透的。渗透注浆极限压力时，才能保证浆液在土中是渗透的。渗透注浆极限压力时，才能保证浆液在土中是渗透的。渗透注浆极限压力时，
22、才能保证浆液在土中是渗透的。渗透注浆极限压力 的表达式为：的表达式为：的表达式为：的表达式为：n n注注注注浆浆浆浆后后后后一一一一般般般般注注注注浆浆浆浆压压压压力力力力迅迅迅迅速速速速增增增增加加加加，注注注注浆浆浆浆孔孔孔孔附附附附近近近近形形形形成成成成不不不不稳稳稳稳定定定定浆浆浆浆液液液液，略略略略去去去去浆浆浆浆液液液液渗透力对土体应力场的影响，上式简化为渗透力对土体应力场的影响，上式简化为渗透力对土体应力场的影响，上式简化为渗透力对土体应力场的影响，上式简化为岩土压密注浆理论n n压密注浆是用极稠的浆液（塌落度压密注浆是用极稠的浆液（塌落度压密注浆是用极稠的浆液（塌落度压密注浆
23、是用极稠的浆液（塌落度25 mm25 mm25 mm25 mm），通过钻孔挤向土体，在注），通过钻孔挤向土体，在注），通过钻孔挤向土体，在注），通过钻孔挤向土体，在注浆处形成球形浆泡，浆体的扩散靠对周围土体的压缩。浆处形成球形浆泡，浆体的扩散靠对周围土体的压缩。浆处形成球形浆泡，浆体的扩散靠对周围土体的压缩。浆处形成球形浆泡，浆体的扩散靠对周围土体的压缩。n n钻杆自下而上注浆时，将形成桩式柱体。浆体完全取代了注浆范围的土钻杆自下而上注浆时，将形成桩式柱体。浆体完全取代了注浆范围的土钻杆自下而上注浆时，将形成桩式柱体。浆体完全取代了注浆范围的土钻杆自下而上注浆时，将形成桩式柱体。浆体完全取代了
24、注浆范围的土体，在注浆邻近区存在大的塑性变形带；离浆泡较远的区域土体发生弹体，在注浆邻近区存在大的塑性变形带；离浆泡较远的区域土体发生弹体，在注浆邻近区存在大的塑性变形带；离浆泡较远的区域土体发生弹体，在注浆邻近区存在大的塑性变形带；离浆泡较远的区域土体发生弹性变形，因而土的密度明显增加。性变形，因而土的密度明显增加。性变形，因而土的密度明显增加。性变形，因而土的密度明显增加。n n压密注浆的浆液极稠，浆液在土体中运动是挤走周围的土，起置换作用，压密注浆的浆液极稠，浆液在土体中运动是挤走周围的土，起置换作用，压密注浆的浆液极稠，浆液在土体中运动是挤走周围的土，起置换作用，压密注浆的浆液极稠，浆
25、液在土体中运动是挤走周围的土，起置换作用，而不向土内渗透。而不向土内渗透。而不向土内渗透。而不向土内渗透。n n压密注浆的注浆压力对土体产生挤压作用，只使浆体周围土体发生塑性压密注浆的注浆压力对土体产生挤压作用，只使浆体周围土体发生塑性压密注浆的注浆压力对土体产生挤压作用，只使浆体周围土体发生塑性压密注浆的注浆压力对土体产生挤压作用，只使浆体周围土体发生塑性变形，远区土体发生弹性变形，而不使土体发生水力劈裂，这是压密注变形，远区土体发生弹性变形，而不使土体发生水力劈裂，这是压密注变形，远区土体发生弹性变形，而不使土体发生水力劈裂，这是压密注变形，远区土体发生弹性变形，而不使土体发生水力劈裂，这
26、是压密注浆与劈裂注浆的浆与劈裂注浆的浆与劈裂注浆的浆与劈裂注浆的根本区别根本区别根本区别根本区别之点。之点。之点。之点。岩土压密注浆理论n n在压密注浆过程中，刚开始时，浆柱直径和体积较小，压力主要是径向在压密注浆过程中，刚开始时，浆柱直径和体积较小，压力主要是径向在压密注浆过程中，刚开始时，浆柱直径和体积较小，压力主要是径向在压密注浆过程中，刚开始时，浆柱直径和体积较小，压力主要是径向的也就是水平方向。随着浆柱体积的增加，将产生较大的向上压力，压的也就是水平方向。随着浆柱体积的增加，将产生较大的向上压力，压的也就是水平方向。随着浆柱体积的增加，将产生较大的向上压力，压的也就是水平方向。随着浆
27、柱体积的增加，将产生较大的向上压力，压密注浆的挤密作用和上抬力对沉陷基础加固和抬升是非常有效的。密注浆的挤密作用和上抬力对沉陷基础加固和抬升是非常有效的。密注浆的挤密作用和上抬力对沉陷基础加固和抬升是非常有效的。密注浆的挤密作用和上抬力对沉陷基础加固和抬升是非常有效的。n n观测发现，紧靠浆泡处的密度并不增加，但离浆泡观测发现，紧靠浆泡处的密度并不增加，但离浆泡观测发现，紧靠浆泡处的密度并不增加，但离浆泡观测发现，紧靠浆泡处的密度并不增加，但离浆泡0.30.31.8m1.8m内有挤密作内有挤密作内有挤密作内有挤密作用，在这个压密带内，距浆泡愈远，则挤密愈差。用，在这个压密带内，距浆泡愈远，则挤
28、密愈差。用，在这个压密带内，距浆泡愈远，则挤密愈差。用，在这个压密带内，距浆泡愈远，则挤密愈差。n n对非饱和土挤密较明显；对饱和土浆泡先引起超孔隙压力，待孔隙压力对非饱和土挤密较明显；对饱和土浆泡先引起超孔隙压力，待孔隙压力对非饱和土挤密较明显；对饱和土浆泡先引起超孔隙压力，待孔隙压力对非饱和土挤密较明显；对饱和土浆泡先引起超孔隙压力，待孔隙压力消散后土的密度才会提高。消散后土的密度才会提高。消散后土的密度才会提高。消散后土的密度才会提高。n n浆柱体形状在均匀地基中是球形和圆柱形，在不均质地基中，浆柱大都浆柱体形状在均匀地基中是球形和圆柱形，在不均质地基中，浆柱大都浆柱体形状在均匀地基中是
29、球形和圆柱形，在不均质地基中，浆柱大都浆柱体形状在均匀地基中是球形和圆柱形，在不均质地基中，浆柱大都呈不规则形状，浆液总是挤向不均地基中薄弱土区，从而使土体的变形呈不规则形状，浆液总是挤向不均地基中薄弱土区，从而使土体的变形呈不规则形状，浆液总是挤向不均地基中薄弱土区，从而使土体的变形呈不规则形状，浆液总是挤向不均地基中薄弱土区，从而使土体的变形性质均一化。性质均一化。性质均一化。性质均一化。n n浆柱体大小受地基土密度、含水量、力学特性、地表约束条件、注浆压浆柱体大小受地基土密度、含水量、力学特性、地表约束条件、注浆压浆柱体大小受地基土密度、含水量、力学特性、地表约束条件、注浆压浆柱体大小受
30、地基土密度、含水量、力学特性、地表约束条件、注浆压力、注浆速率等因素控制。力、注浆速率等因素控制。力、注浆速率等因素控制。力、注浆速率等因素控制。压密注浆对浆液的要求pp压密注浆既要求浆液在高压下可泵送（即浆液不能太稠），又要求浆液压密注浆既要求浆液在高压下可泵送（即浆液不能太稠），又要求浆液压密注浆既要求浆液在高压下可泵送（即浆液不能太稠），又要求浆液压密注浆既要求浆液在高压下可泵送（即浆液不能太稠），又要求浆液注入土体后不易产生劈裂破坏（即浆液不能太稀）。注入土体后不易产生劈裂破坏（即浆液不能太稀）。注入土体后不易产生劈裂破坏（即浆液不能太稀）。注入土体后不易产生劈裂破坏（即浆液不能太稀）
31、。通常采用水泥砂浆。使用的砂料要有一定的级配，要求通常采用水泥砂浆。使用的砂料要有一定的级配，要求100通过筛孔直径为通过筛孔直径为2.36 mm的方孔筛，含约的方孔筛，含约20的的50 m细粒的天细粒的天然砂。然砂。砂粒过粗，在高压下浆液容易失水，形成阻塞；砂粒过粗，在高压下浆液容易失水，形成阻塞；砂粒过细，浆液难以控制。砂粒过细，浆液难以控制。一般含水量是干密度的一般含水量是干密度的1020。含水量控制方法是现场做塌落度试验，实际上含水量增加含水量控制方法是现场做塌落度试验，实际上含水量增加一点，塌落度成倍增加。一点，塌落度成倍增加。压密注浆的力学机制n n压密注浆形成浆泡后，其半径随注浆
32、压力的增加而增大。压密注浆形成浆泡后，其半径随注浆压力的增加而增大。压密注浆形成浆泡后，其半径随注浆压力的增加而增大。压密注浆形成浆泡后，其半径随注浆压力的增加而增大。n n当当当当浆浆浆浆泡泡泡泡水水水水平平平平投投投投影影影影面面面面积积积积与与与与注注注注浆浆浆浆压压压压力力力力之之之之乘乘乘乘积积积积（即即即即上上上上抬抬抬抬力力力力）足足足足以以以以将将将将上上上上覆覆覆覆土土土土层层层层抬抬抬抬起起起起时时时时，注注注注浆浆浆浆压压压压力力力力不不不不再再再再升升升升高高高高，应应应应停停停停止止止止注注注注浆浆浆浆。对对对对给给给给定定定定的的的的上上上上覆覆覆覆土土土土层层层层
33、厚厚厚厚度度度度而而而而言言言言，导导导导致致致致上上上上抬抬抬抬所所所所需需需需之之之之注注注注浆浆浆浆压压压压力力力力与与与与浆浆浆浆泡泡泡泡半半半半径径径径或水平投影面积有关。或水平投影面积有关。或水平投影面积有关。或水平投影面积有关。n n曲曲曲曲线线线线I I I I和和和和曲曲曲曲线线线线的的的的交交交交点点点点所所所所对对对对应应应应的的的的压压压压力力力力 就就就就是是是是该该该该注注注注浆浆浆浆点点点点的的的的上上上上抬抬抬抬压压压压力力力力:随随随随着着着着上上上上覆覆覆覆土土土土层层层层厚厚厚厚度度度度、地地地地基基基基刚刚刚刚度度度度的的的的增增增增加加加加而而而而增增
34、增增加加加加，而而而而地地地地基基基基土土土土刚刚刚刚度又与土类型、密实度、含水量及注浆速率有关。度又与土类型、密实度、含水量及注浆速率有关。度又与土类型、密实度、含水量及注浆速率有关。度又与土类型、密实度、含水量及注浆速率有关。压密注浆的力学机制n n压压压压密密密密注注注注浆浆浆浆的的的的主主主主要要要要控控控控制制制制因因因因素素素素是是是是注注注注浆浆浆浆压压压压力力力力，注注注注浆浆浆浆压压压压力力力力的的的的大大大大小小小小与与与与注注注注浆浆浆浆速速速速率率率率有有有有直直直直接接接接的的的的关关关关系系系系。大大大大多多多多数数数数工工工工程程程程的的的的起起起起始始始始注浆速
35、率为注浆速率为注浆速率为注浆速率为202030 L/min30 L/min。如果压力增加较慢，则注浆速率可缓慢提高。如果压力增加较慢，则注浆速率可缓慢提高。如果压力增加较慢，则注浆速率可缓慢提高。如果压力增加较慢，则注浆速率可缓慢提高。压力增加的最大速率为压力增加的最大速率为压力增加的最大速率为压力增加的最大速率为202040 40 kPakPa/min/min。n n当当当当压压压压力力力力的的的的增增增增加加加加呈呈呈呈平平平平稳稳稳稳上上上上升升升升时时时时，表表表表明明明明基基基基土土土土是是是是比比比比较较较较均均均均匀匀匀匀的的的的。当当当当压压压压力力力力变变变变化化化化波波波波
36、动动动动较大时，则表明基土具有很大不均质性较大时，则表明基土具有很大不均质性较大时，则表明基土具有很大不均质性较大时，则表明基土具有很大不均质性。压密注浆的抬升作用n n压压压压密密密密注注注注浆浆浆浆可可可可以以以以引引引引起起起起三三三三种种种种土土土土体体体体变变变变形形形形模模模模式式式式。哪哪哪哪种种种种模模模模式式式式的的的的出现取决于浆泡和周围土体接触面的空腔压力。出现取决于浆泡和周围土体接触面的空腔压力。出现取决于浆泡和周围土体接触面的空腔压力。出现取决于浆泡和周围土体接触面的空腔压力。当当当当上上上上抬抬抬抬力力力力超超超超过过过过上上上上层层层层土土土土重重重重量量量量时时
37、时时，一一一一个个个个圆圆圆圆锥锥锥锥型型型型破破破破坏坏坏坏模模模模式式式式将将将将会会会会发发发发生生生生，相相相相应应应应的的的的地面隆起就变得明显。地面隆起就变得明显。地面隆起就变得明显。地面隆起就变得明显。当当当当上上上上抬抬抬抬力力力力不不不不足足足足上上上上层层层层土土土土重重重重时时时时，周周周周围围围围土土土土仅仅仅仅发发发发生生生生弹弹弹弹性性性性或或或或塑塑塑塑性性性性膨膨膨膨胀胀胀胀，地地地地面面面面抬抬抬抬升升升升很小。很小。很小。很小。特特特特别别别别注注注注意意意意，当当当当破破破破坏坏坏坏模模模模式式式式变变变变化化化化时时时时，浆浆浆浆液液液液很很很很容容容容
38、易易易易沿沿沿沿裂裂裂裂面面面面窜窜窜窜到到到到地地地地面面面面，发发发发生生生生明明明明显的水力劈裂现象。显的水力劈裂现象。显的水力劈裂现象。显的水力劈裂现象。岩土劈裂注浆理论v 劈裂注浆：是在钻孔内施加液体压力于弱透水性地基中，劈裂注浆：是在钻孔内施加液体压力于弱透水性地基中，当液体压力超过劈裂压力（渗透注浆和压密注浆的极限压力）当液体压力超过劈裂压力（渗透注浆和压密注浆的极限压力）时，土体产生水力劈裂，也就是在土体内突然出现一裂缝，时，土体产生水力劈裂，也就是在土体内突然出现一裂缝，于是吃浆量突然增加。于是吃浆量突然增加。v 劈裂面发生在阻力最小的应力面，劈裂压力与地基中小主劈裂面发生在
39、阻力最小的应力面，劈裂压力与地基中小主应力及抗拉强度成正比，浆液愈稀，注入愈慢，则劈裂压力应力及抗拉强度成正比，浆液愈稀，注入愈慢，则劈裂压力愈小。愈小。v 劈裂注浆在钻孔附近形成网状浆脉，通过浆脉挤压土体和劈裂注浆在钻孔附近形成网状浆脉，通过浆脉挤压土体和浆脉骨架作用加固土体浆脉骨架作用加固土体。劈裂注浆过程第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段鼓泡压密阶段鼓泡压密阶段鼓泡压密阶段鼓泡压密阶段刚开始注浆，浆液所具备的能量不大，不能劈裂地层，浆液聚集在刚开始注浆，浆液所具备的能量不大，不能劈裂地层，浆液聚集在刚开始注浆，浆液所具备的能量不大，不能劈裂地层，浆液聚集在刚开始注浆，浆液所具备的能量不大，
40、不能劈裂地层，浆液聚集在注浆管孔附近，形成椭球形泡体挤压土体。注浆管孔附近，形成椭球形泡体挤压土体。注浆管孔附近，形成椭球形泡体挤压土体。注浆管孔附近，形成椭球形泡体挤压土体。曲线初始部分吃浆量少，而压力增长快，说曲线初始部分吃浆量少，而压力增长快，说曲线初始部分吃浆量少，而压力增长快，说曲线初始部分吃浆量少，而压力增长快，说明土体尚未裂开，曲线中第一个峰值压力（点明土体尚未裂开，曲线中第一个峰值压力（点明土体尚未裂开，曲线中第一个峰值压力（点明土体尚未裂开，曲线中第一个峰值压力（点压力）为启裂压力。压力）为启裂压力。压力）为启裂压力。压力）为启裂压力。启裂压力前的曲线段称为鼓泡压密阶段（与压
41、密注浆相似）。启裂压力前的曲线段称为鼓泡压密阶段（与压密注浆相似）。启裂压力前的曲线段称为鼓泡压密阶段（与压密注浆相似）。启裂压力前的曲线段称为鼓泡压密阶段（与压密注浆相似）。第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段劈裂流动阶段劈裂流动阶段劈裂流动阶段劈裂流动阶段n n当压力大到一定程度时（启裂压力），浆液在地层当压力大到一定程度时（启裂压力），浆液在地层当压力大到一定程度时（启裂压力），浆液在地层当压力大到一定程度时（启裂压力），浆液在地层中产生劈裂流动，劈裂面发生在阻力最小的小主应中产生劈裂流动，劈裂面发生在阻力最小的小主应中产生劈裂流动，劈裂面发生在阻力最小的小主应中产生劈裂流动，劈裂面发生在阻
42、力最小的小主应力面。力面。力面。力面。当地层存在已有的软弱破裂面，先沿着软弱面劈当地层存在已有的软弱破裂面，先沿着软弱面劈当地层存在已有的软弱破裂面，先沿着软弱面劈当地层存在已有的软弱破裂面，先沿着软弱面劈裂流动。裂流动。裂流动。裂流动。当地层比较均匀时，初始劈裂面是垂直的。当地层比较均匀时，初始劈裂面是垂直的。当地层比较均匀时，初始劈裂面是垂直的。当地层比较均匀时，初始劈裂面是垂直的。劈裂压力与地层中小主应力及抗拉强度成正比。劈裂压力与地层中小主应力及抗拉强度成正比。劈裂压力与地层中小主应力及抗拉强度成正比。劈裂压力与地层中小主应力及抗拉强度成正比。第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段被动土压力
43、阶段被动土压力阶段被动土压力阶段被动土压力阶段裂缝发展到一定程度，注浆压力又重新上升，地裂缝发展到一定程度，注浆压力又重新上升，地裂缝发展到一定程度，注浆压力又重新上升，地裂缝发展到一定程度，注浆压力又重新上升，地层中大小主应力方向发生变化，水平向主应力转层中大小主应力方向发生变化，水平向主应力转层中大小主应力方向发生变化，水平向主应力转层中大小主应力方向发生变化，水平向主应力转化为被动土压力状态（即水平主应力为最大主应化为被动土压力状态（即水平主应力为最大主应化为被动土压力状态（即水平主应力为最大主应化为被动土压力状态（即水平主应力为最大主应力），这时需要有更大的注浆压力才能使土中裂力），这
44、时需要有更大的注浆压力才能使土中裂力），这时需要有更大的注浆压力才能使土中裂力），这时需要有更大的注浆压力才能使土中裂缝加宽或产生新的裂缝，出现第二个压力峰值缝加宽或产生新的裂缝，出现第二个压力峰值缝加宽或产生新的裂缝，出现第二个压力峰值缝加宽或产生新的裂缝，出现第二个压力峰值（图中（图中（图中（图中c c点）。点）。点）。点）。此时水平向应力大于垂直向应力，地层出现水平此时水平向应力大于垂直向应力，地层出现水平此时水平向应力大于垂直向应力，地层出现水平此时水平向应力大于垂直向应力，地层出现水平向裂缝（即二次劈裂。向裂缝（即二次劈裂。向裂缝（即二次劈裂。向裂缝（即二次劈裂。压密注浆和劈裂注浆的
45、关系n n劈裂注浆浆脉内浆液压力远小于浆泡压力，引起的应力增量极小，不过劈裂注浆浆脉内浆液压力远小于浆泡压力，引起的应力增量极小，不过劈裂注浆浆脉内浆液压力远小于浆泡压力，引起的应力增量极小，不过劈裂注浆浆脉内浆液压力远小于浆泡压力，引起的应力增量极小，不过浆脉延伸的很远，它与土的接触面积远大于浆泡与土的接触面积，并且浆脉延伸的很远，它与土的接触面积远大于浆泡与土的接触面积，并且浆脉延伸的很远，它与土的接触面积远大于浆泡与土的接触面积，并且浆脉延伸的很远，它与土的接触面积远大于浆泡与土的接触面积，并且它在远离注浆孔处的它在远离注浆孔处的它在远离注浆孔处的它在远离注浆孔处的 p p值降低很小。值
46、降低很小。值降低很小。值降低很小。n n在钻孔中注浆量相同的条件下，压密注浆的加固作用强，但在钻孔中注浆量相同的条件下，压密注浆的加固作用强，但在钻孔中注浆量相同的条件下，压密注浆的加固作用强，但在钻孔中注浆量相同的条件下，压密注浆的加固作用强，但影响范围小，劈裂注浆的加固作用弱，但影响范围大。影响范围小，劈裂注浆的加固作用弱，但影响范围大。影响范围小，劈裂注浆的加固作用弱，但影响范围大。影响范围小，劈裂注浆的加固作用弱，但影响范围大。n n在压密注浆过程中，必须采用稠浆和快速注入。然而实际中，在压密注浆过程中，必须采用稠浆和快速注入。然而实际中，在压密注浆过程中，必须采用稠浆和快速注入。然而
47、实际中，在压密注浆过程中，必须采用稠浆和快速注入。然而实际中，经常发生稠浆堵塞输浆管现象。经常发生稠浆堵塞输浆管现象。经常发生稠浆堵塞输浆管现象。经常发生稠浆堵塞输浆管现象。当采用稀浆冲洗时，出现注浆压力突然下降现象，压密注当采用稀浆冲洗时，出现注浆压力突然下降现象，压密注当采用稀浆冲洗时，出现注浆压力突然下降现象，压密注当采用稀浆冲洗时，出现注浆压力突然下降现象，压密注浆可转化为劈裂注浆。浆可转化为劈裂注浆。浆可转化为劈裂注浆。浆可转化为劈裂注浆。在劈裂注浆过程中，土体一旦劈开，即使将稀浆改用稠浆，在劈裂注浆过程中，土体一旦劈开，即使将稀浆改用稠浆，在劈裂注浆过程中，土体一旦劈开，即使将稀浆
48、改用稠浆，在劈裂注浆过程中，土体一旦劈开，即使将稀浆改用稠浆，劈裂注浆也不会转化为压密注浆。劈裂注浆也不会转化为压密注浆。劈裂注浆也不会转化为压密注浆。劈裂注浆也不会转化为压密注浆。裂隙岩体的注浆n n裂隙岩体的帷幕注浆和固结注浆，都是将一定的浆液注入到裂隙岩体的帷幕注浆和固结注浆，都是将一定的浆液注入到裂隙岩体的帷幕注浆和固结注浆，都是将一定的浆液注入到裂隙岩体的帷幕注浆和固结注浆，都是将一定的浆液注入到岩体裂隙内。岩体裂隙内。岩体裂隙内。岩体裂隙内。帷幕注浆的浆材主要是防渗材料，帷幕注浆的浆材主要是防渗材料，帷幕注浆的浆材主要是防渗材料，帷幕注浆的浆材主要是防渗材料，固结注浆的浆材主要是高
49、强度材料。固结注浆的浆材主要是高强度材料。固结注浆的浆材主要是高强度材料。固结注浆的浆材主要是高强度材料。n n裂隙岩体内存在大量的节理裂隙，尤其是多次构造作用形成的节理分布相裂隙岩体内存在大量的节理裂隙，尤其是多次构造作用形成的节理分布相裂隙岩体内存在大量的节理裂隙，尤其是多次构造作用形成的节理分布相裂隙岩体内存在大量的节理裂隙，尤其是多次构造作用形成的节理分布相当复杂，研究浆液在岩体裂隙内流动规律就更复杂。当复杂，研究浆液在岩体裂隙内流动规律就更复杂。当复杂，研究浆液在岩体裂隙内流动规律就更复杂。当复杂，研究浆液在岩体裂隙内流动规律就更复杂。n n利用裂隙岩体的一些渗流模型，可研究浆液在较
50、为简单的裂利用裂隙岩体的一些渗流模型，可研究浆液在较为简单的裂利用裂隙岩体的一些渗流模型，可研究浆液在较为简单的裂利用裂隙岩体的一些渗流模型，可研究浆液在较为简单的裂隙模型内的流动规律。隙模型内的流动规律。隙模型内的流动规律。隙模型内的流动规律。现有的注浆公式只限于水平单一裂隙或一组裂隙内浆液的现有的注浆公式只限于水平单一裂隙或一组裂隙内浆液的现有的注浆公式只限于水平单一裂隙或一组裂隙内浆液的现有的注浆公式只限于水平单一裂隙或一组裂隙内浆液的流动。流动。流动。流动。较为复杂的模型还需做大量的研究工作。较为复杂的模型还需做大量的研究工作。较为复杂的模型还需做大量的研究工作。较为复杂的模型还需做大