考虑滤过效应的卵砾石层浆液扩散研究

渗透注浆过程中水泥颗粒对土体孔隙的堵塞会产生滤过效应,滤过效应在浆液扩散过程中起着非常重要的作用。基于此,研究滤过效应对卵砾石层中注浆浆液扩散的影响。在总结浆液可注入性标准的基础上,考虑浆液滤过过程中水、水泥和土体的质量平衡,引入线性滤过定律,给出一种球孔扩散条件下考虑滤过效应的水泥浆浆液扩散模型,并通过模型理论结果和现场实测数据的对比,说明该方法的合理性和考虑滤过效应的必要性。不同注浆时间和水灰比条件下滤过效应对渗透注浆的影响分析表明,滤过效应导致土体的渗透阻力逐渐增大,土体中注浆压力随时间逐渐增加。浆液水灰比越小,注浆压力越大,滤过效应也越显著。

基于颗粒吸附概率模型的渗透注浆滤过机制研究

滤过效应对悬浊液渗透注浆扩散具有重要影响,滤过系数为渗透扩散关键影响参数,现有研究多将该系数假定为常数,具有较大局限性。考虑渗流域内各组分质量守恒,引入线性滤过定律,采用颗粒沉积概率模型描述水泥颗粒在多孔介质内沉积吸附行为,建立了考虑渗滤效应的水泥浆液渗透注浆柱形扩散理论模型。基于1维渗透注浆试验过程信息,提出了柱形扩散理论模型参数反演确定方法。自主研发了3维渗透注浆模型试验系统,可以实现恒流量条件下砂层渗透注浆以及试验过程中的多元信息采集。开展了3维渗透注浆柱形扩散模型试验,结合理论模型计算结果,对比分析了孔隙率及浆液压力时空变化规律,探讨了注浆速率及浆液水灰比对滤过机制影响规律,并对理论计算模型准确性进行了验证。结果表明,注浆速率越小,注浆口处孔隙率衰减量越大,同时孔隙率沿浆液扩散方向衰减越剧烈;浆液水灰比越小,孔隙率衰减越快,滤过效应越显著。与试验值对比,所建立模型孔隙率最大计算误差小于12%,注浆压力最大计算误差小于14.2%,所建立模型可较好地描述水泥浆液多孔介质柱形扩散过程。