基于“浆–土”界面应力耦合效应的劈裂注浆理论研究

浆液与土体的界面应力耦合效应对土体劈裂注浆过程具有重要影响,劈裂通道宽度由注浆孔向浆液扩散锋面处衰减。基于此,将劈裂注浆扩散过程简化为平面辐射圆,推导了劈裂通道内牛顿流体浆液的扩散运动方程,引入了半无限空间体均匀受力模型并获得劈裂通道宽度控制方程,最终得到劈裂通道宽度及浆液压力的空间分布方程。分析了劈裂通道宽度与注浆压力的空间衰减规律及浆液黏度、土体弹性模量对注浆扩散过程的影响。研究结果表明:注浆压力与劈裂通道宽度的空间衰减趋势具有一致性且均呈现出明显的非线性特征,在注浆孔附近及靠近浆液扩散锋面区域衰减较快;浆液扩散半径与浆液黏度、土体弹性模量负相关。最后通过工程实例对浆脉厚度理论计算值进行了验证,浆脉厚度计算值比现场揭露浆脉厚度实测值大30%左右,计算误差处于可接受范围内,验证了理论的合理性。

基于土体非线性压密效应的劈裂注浆机制分析

土体劈裂注浆过程伴随着劈裂通道两侧土体的压缩,而土体的压缩过程表现出明显的非线性特征。基于此,建立描述土体非线性压缩特征的应力–应变关系模型,该模型的参数可通过常规试验参数确定;将劈裂注浆扩散过程简化为平面辐射圆,考虑浆液流场与土体应力场耦合作用的影响,建立基于土体非线性压缩?-p模型的劈裂注浆扩散理论模型,推导劈裂通道宽度的空间分布方程,进而得到注浆压力、劈裂通道宽度、浆液扩散半径三者之间的关系。通过与常规土体线性压缩模型所得计算结果进行比较,说明考虑土体压缩非线性特征的必要性;开展了劈裂注浆模型试验,试验结果表明浆脉厚度由注浆孔沿扩散半径衰减,最大浆脉厚度计算值与试验测量值处于同一数量级,验证了理论的合理性。