在我们所看到的文献中,以德国的C.库茨纳尔(Cnristian Kutzner,1964)对这一理论阐述得最为详尽。他指出:灌浆区分为“填满”与“饱和”两个阶段。在填满阶段,浆液进入并充占了裂隙的绝大部分。在紧接着的饱和阶段中,浆液中的多余水分便在饱和压力(最高压力)下被压入到另外的微小裂隙或孔隙里。
上述排水的物理过程是:在达到饱和阶段以后,由于压力的作用,水泥颗粒彼此越来越靠近。在稀薄的水泥浆中,压力最初都为水所承担,自水泥颗粒彼此接触之时起,压力的一部分开始由水泥颗粒间的“粒间”压力来分担,它迫使其中多余的水被挤出,如图8-1所示。此时水是穿过浆体向外流动,与水泥颗粒产生摩擦,因而将逐渐失去它的压力;与此同时,水泥颗粒之间的粒间应力将逐渐增长。在饱和阶段后期,水泥颗粒的聚集势头已经变弱,但排水过程仍不停止,直至灌浆作业终止后的某个时期。为了使裂隙得到更密实的填塞,使用稀薄浆液的灌浆工作不能很快结束,要在拒绝吃浆以后继续将压力维持一段时间,以便充分排水。
他描述的这种过程,与在建筑物荷重作用下饱和土的排水固结情形十分相似。
既然多余的水是被充浆裂隙以外的更小裂隙或孔隙所吸收,因此可以推论:只有当附近岩体具有此种吸水性时,才能把多余的水压滤出去。在一个完全被封闭的裂隙系统中,多余水是不可能被滤出的。要填好此种裂隙,就必须使用不包含多余水分的干硬性砂浆或稳定性浆液才行。
由于在许多坚硬的岩石中,通常是块状岩体的透水性(吸水性)极小,要在1至数小时内将那么多的水量压滤出去几乎是不可能的。因此,近来国际上有许多著名的专家主张灌浆应使用不包含多余水分的“稳定性浆液”,若使用稀浆,就应采用尽可能高的压力,将多余水分压出,否则便会形成松软的结石或出现“空囊”。
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图8-1 充浆裂隙中水的排出和压力传递
若要认真地推敲一下,便不难发现有不少疑问为此理论所不易解释。例如:
(1)一些通常与地面相连通的裂隙系统,在灌浆时能达到“填满”和“饱和”阶段吗?如果可以的话,为什么实际的灌浆结果往往只是填塞了靠近孔壁一有限的范围呢?
(2)按照图8-1所示去理解,似乎是越靠近浆液充填体的外缘越密实,这与大多数的实际灌浆结果不相吻合。
(3)当那些只能进水的细裂隙口部已被拦截下来的水泥颗粒封住后,还能照常过水吗?
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