如何选择最大容许灌浆压力对不同岩体进行分析

在此，我们将分析各类岩体的首灌浆力劈裂压力、复灌浆力劈裂压力及复灌前的最优间歇时间等内容。在此基础上进一步选择出最大容许灌浆压力。

（一）首灌浆力劈裂压力

在前述中，我们分析了各类岩体在GIN灌浆中所出现的浆力劈裂现象。它们的劈裂压力是：

（1）砂岩夹较薄粉砂质粘土岩亚类Ⅰ1的浆力劈裂压力的平均值为9.73×105Pa；

（2）砂岩夹较厚粉砂质粘土岩亚类Ⅰ2的浆力劈裂压力的平均值为13.40×105Pa；

（3）不含粘土岩的砂岩，其浆力劈裂压力的平均值为45×105Pa。

（二）复灌浆力劈裂压力

在GIN灌浆过程中，含有较软岩的砂岩体，在较高浆液压力作用下易于发生浆力劈裂。对于这种情况，为了满足该方法对强度值的要求仍需复灌。如采用低压时，注入率很低，耗时太多；若采用较高压力时，注入率可能大些，但有可能引起复灌浆力劈裂。但究竟复灌压力多大为好，我们带着这个问题分析研究了所有的复灌资料（表6-4）。

表6-4　砂页岩地层复灌浆力劈裂统计

从表6-4所列资料可以看出：Ⅰ2 亚类岩体，当复、首灌压力差值为11～16×105Pa时，该岩体产生了复灌浆力劈裂（图6-14）；Ⅰ1 亚类岩体，当复灌平均压力值增大3.56×105Pa时，该岩体尚未发生复灌压力劈裂（图6-15）。从此我们发现，复灌浆力劈裂压力普遍高于首次浆力劈裂压力。含有较厚粘土岩的砂岩，由于粘土岩较厚，它的延伸范围一般来说比较薄粘土岩范围要大；另一方面，在同样浆力劈裂压力条件下，较厚粘土岩的劈裂压缩变形量要比较薄粘土岩的劈裂变形量要大。换句话说，1 2 类岩体比Ⅰ1 类岩体的复灌更容易劈裂。因此，Ⅰ类岩体复灌浆力只要其增加值小于11×105Pa，就可能不产生复灌浆力劈裂。

图6-15　砂岩夹较厚粘土岩的浆力劈裂图（发生了复灌二次劈裂）

同时，从表6-4 所列资料中还可以看出，在无粘土岩夹层的砂岩中进行GIN灌浆时，并未发现产生复灌浆力劈裂。一旦发现浆力劈裂，灌浆压力自然下降，注入率加快，经过40～50min 浆液充满劈裂缝后，一方面由于水泥浆易于与砂岩胶结，另一方面砂岩的抗劈裂力（或为抗拉强度）要比粘土岩大得多，二次劈裂所需要的灌浆压力也要大得多。所以，本区的砂岩灌浆中并未发生二次劈裂现象（图6-16）。(www.xing528.com)

图6-16　砂页岩夹薄粘土岩的浆力劈裂图

（未发生复灌二次劈裂）

再者，首灌与复灌之间的间歇时间以达到初凝时间为好。间歇时间的长短与被灌段的温度、浆液的物理力学性质有关。具体到本次采用的浆液来说，如果间歇时间太短，仅2h，就会发生如图6-17（b）所示的情况。即使复灌压力与首灌劈裂压力相等，也会发生复灌浆力劈裂。从大量统计的间歇时间来看，只要间歇时间超过8h，复灌压力只要使两次压力差值小于11×105Pa（复灌压力等于首灌劈裂压力加上小于11×105Pa的压力），就不会形成复灌浆力劈裂。

如果，发生首灌浆力劈裂，若灌浆强度值已满足要求时，可不花去8h的待凝时间，只需间歇30min，就可用逐渐降低压力的方法进行复灌，直至注入量小于1L/min时为止。

（三）最大容许灌浆压力

各类岩体的临界压力，除以大于1的安全系数，其得值即为该岩体的最大容许灌浆压力。

安全系数的大小，取决于设计阶段和工程的重要性。对大工程来说，著者认为，安全系数采用1.20 为宜。

对于砂岩夹粉砂质粘土岩的岩体，最大容许灌浆压力为9.63×105Pa；

图6-17　首灌与复灌之间的间歇时间分析图

砂岩的最大容许灌浆压力为37.5×105Pa；

复灌与首次劈裂的间歇时间以不少于8h为好（最好用试验取得）。若浆力劈裂发生在厚层粘土岩中，因高压浆力一次劈裂长度不长，可不间歇复灌，尽快降压即可不再使劈裂发展。