如何选择灌浆压力进行浆力劈裂试验？

目前，我国在水利水电勘测设计阶段后期，有灌浆要求的工程，开展了水力劈裂试验，用以了解不同岩体类型在发生水力劈裂之前的临界压力。小浪底工程的大量灌浆试验研究资料表明，水力劈裂压力几乎都小于浆力劈裂压力。水力劈裂试验只能提供某种岩体发生浆力劈裂的难易程度，而无法提出可供灌浆压力选择的具体数据。在砂页岩地区进行灌浆试验时，切不可忽视浆力劈裂试验。灌浆试验的一般要求，在我国现行灌浆规范中都有明确要求，故在此不予赘述，而对浆力劈裂试验部分尚无专著论述，在相似条件下，如需作浆力劈裂试验时，应考虑以下几方面的建议。

（一）A 类的坚硬岩层

压水试验结果表明，A类的坚硬岩体有较高的渗透性。灌浆对高渗透性岩层是有意义的。

该类砂岩有很高的强度，层面密度小且发育不完善，构造裂隙倾角陡于70°，是难于劈裂的岩层。为了获得大孔距，大浆液扩散半径，可以用接近临界压力的浆力进行劈裂试验。

浆力劈裂试验，由上向下进行，直至设计帷幕的最低高程。分压力上升和压力下降两个阶段进行。试验压力分别是30×105Pa、45×105Pa、60×105Pa、45×105Pa、30×105Pa。每个压力阶段都要持续5min以上。试验中，如在较低压力阶段就出现了将力劈裂，下一步高压力阶段就勿需再做，但下降压力阶段仍需进行。如果压力升至60×105Pa时浆力劈裂仍不出现，不可再增高压力，但下降压力阶段仍需进行。

（二）C 类的较软岩层

压水试验表明，C类的较软岩层有较低的渗透性，但按我国现行规范要求，仍需进行灌浆，以降低其渗透性。

该类岩层的强度（弹性模量）低，层面密度大且发育良好，构造裂隙倾角较陡但频度低，是易浆力劈裂的岩层。为了获得浆力劈裂的临界压力值，需按下列要求进行：

分压力上升和下降两个阶段进行。采用3×105Pa、6×105Pa、9×105Pa、12×105Pa、9×105Pa、6×105Pa、3×105Pa等7级压力阶段，每个压力持续时间为5min。有可能在9×105Pa时就出现了浆力劈裂，下个高压力可不进行。这个试验的绝对压力都较低，找出临界浆力劈裂值，以资指导下步灌浆工作。

（三）B 类的坚硬砂岩与较软的粉砂质粘土岩互层

这种硬、软岩互层，在水平应力作用下，坚硬砂岩的上下两层软岩中最易产生一对剪力使砂岩中近似垂直层面的原生构造裂隙在形成的同时又遭受扭剪力，使原生的构造裂隙的隙宽比纯砂岩（A 类）的隙宽还要宽。为了叙述方便，把B类简化为A、C 两类的组合。(www.xing528.com)

对于A类砂岩，因其透水性较大而应对其进行灌浆处理；对C类岩层，由于前述原因，也应对其进行灌浆处理。从理论上来分析，硬岩和较软岩应分别选择浆力劈裂临界压力，分别进行灌浆。在一个试验段内要想用同一个临界压力使两者都达到灌浆目的是不可能的。这是因为，较软岩在不太高的压力下就会引起一个明显的浆力劈裂。发生劈裂后，试段内浆液压力急剧降低。由此可见，在硬、软岩相间的试段内，为了使坚硬岩层有个较大的灌浆扩散半径，常需要在较高压力下进行。由于软岩首先发生劈裂，压力不再上升，因而那个在较高压力下对硬岩灌浆的目的就不可能达到。这也就是说，在B类岩层内进行浆力劈裂试验时，所得到的只能是较软岩的浆力劈裂压力，不可能得出硬岩的浆力劈裂临界压力。硬岩中夹的较软薄层的强度要比厚层纯较软岩强度高，弹性模量也高，总变形量小，因而前者的临界压力要高于后者。在选择临界压力时，可以以C类代替B类。

（四）D 类岩层

其浆力劈裂试验的目的在于了解上覆岩体的结构力。在试验之前可用下式初算出不抬动的临界压力p'c。

式中　h——试段上端上覆岩体平均厚度，m；

γR —岩体密度，kN/m3；

α——钻孔的倾角，（°）。

上升与下降试验压力采用p'c/4→p'c/2→3p'c/4→p'c→5p'c/4→p'c/2→p'c/4。

如果压力升至1.2p'c 时仍未出现浆力劈裂，也可升至1.5p'c 按0.25p'c 递增量直至浆力劈裂发生。V-p 曲线拐点处的压力即为上抬变形的临界压力。

最后，著者需要在此着重说明的是，要想使用好GIN技术，灌浆试验时除了达到常规要求外，按著者建议的方法进行灌浆试验，该方法可提供最大容许灌浆压力、浆液扩散半径、最大容许灌注量以及灌浆强度值等资料。