非饱和土中宾汉姆流体碗状渗透扩散机理

钻孔灌注桩在施工过程中防止泥浆护壁浆液的过度渗透扩散对维持桩孔稳定具有重要的意义。通过考虑非饱和土体渗透系数与浆体黏性的变化规律,假设桩孔底部渗透形状为碗状渗透,建立了浆体渗透扩散模型,同时基于多孔介质流体力学原理,得到了浆体渗透扩散距离的解析公式。然后对浆体渗透扩散模型进行对比验证。最后根据工程实际分析浆体渗透扩散模型的变化规律。研究表明,球状假设的扩散距离是碗状假设的2.7倍。桩孔半径由0.1 m变化到1.0 m,其渗透范围增大了2.2~2.6倍。中粗砂的含水率大于24%或基质吸力小于6 kPa时,非饱和性对渗透范围的影响在10%以下。当浆体初始黏度n p0≤25 mPa·s时,可增加浆体初始黏度n p0以控制浆体在土层中的扩散范围。此外根据不同地层的类型提出了其适用的浆体参数与浆体种类。研究结果可为控制泥浆渗透范围提供理论依据,对工程实际有指导意义。