灌浆材料可灌性理论的应用

灌浆材料能否被送进地层空隙并扩散到足够远的距离，既取决于地层中空隙的大小和形状，又取决于浆材本身的性质。用来显示这种性质的一个综合指标称为可灌性。它表示送进灌浆材料的难易程度与地层特性、浆材特性二者的关系。

溶液型浆液，理论上可以进入任意小的空隙，几乎不受限制。但在实际上，如果被灌地层的孔隙很小（如细颗粒的土沙层），它在空隙内的流动速度将会很慢，到达预定距离所需的时间将会很长；在此时间内，由于浆液粘度进一步增大，在它到达预定地点以前，逐步增大的流动阻力就早已使它停止了流动，因此，也不能作均匀的渗透扩散式的灌浆。

含有水泥、粘土、砂子等固体颗粒材料的悬浊型浆液，使用时会受到更严格的限制。它的可灌性主要取决于浆材的粒度、岩层裂隙的大小或土砂颗粒中孔隙的有效直径。

不言而喻，当岩层裂隙尺寸小于浆材颗粒直径时，不能实行有效的灌浆。因为，当浆液一旦进入这种裂隙，较粗的颗粒便在缝口被“挡驾”，不得过去。于是，迅速地形成“滤层”，使其它较小的颗粒也无法进入。一般认为，只有当裂隙尺寸大于最粗颗粒的三倍以上时，才能用它灌浆，若小于这个界线，其中的最粗颗粒有可能被首先在裂隙的两侧壁被各“吸附”固定住一个，使第三个形成“架桥”，产生与上述相同的作用。

目前，我国出产的普通水泥，占主要成分的颗粒直径为50μm左右，最粗的达80μm（1μm=1/1000mm）。由此算来，用水泥作为灌浆材料时，岩缝的宽度不能小于0.24mm。一般认为，0.2mm是水泥灌浆的极限宽度，南斯拉夫专家介绍的经验指出，小于0.5～0.8mm的岩缝很难灌好。为提高水泥的可灌性，由我国建材研究院研制成功、目前已可批量生产的高细度水泥，小于32μm的颗粒占总量的95%，最粗的不大于40μm。矿渣和火山灰（包括粉煤炭）可以制作得比水泥更细，膨润土的颗粒不超过1μm，在水泥浆中掺入这些材料，能提高可灌性。

悬浊型浆液在沉积层中的可灌性，通常用可灌比来表示，需满足下式才谓可灌：(www.xing528.com)

式中　D15、D10——地层粒料颗粒分析曲线上占15%、10%的对应直径；

　　　G85、G95——灌浆材料颗粒分析曲线上占85%、95%的对应直径。

对于各种单一的砂层来说，可把每一个砂颗粒看作是同径圆球。设砂粒直径为D，设由砂颗粒构成的孔隙有效直径为d。可以算出最紧密排列与最松散排列时D与d的关系。由此不难得出，只有1mm以上的粗砂层才能用普通水泥实行渗透扩散灌浆。实际上，由于砂颗粒间的孔隙通道十分曲折，流动阻力很大，即使用更细的水泥，对再粗一些的砂层也很难实行渗透扩散灌浆。这已为大量的试验所证实。

然而，现代灌浆所采用的压力一般较大，它会在松软的土沙层中劈裂形成一些较大裂隙，并挤密地层，从而实行有效的灌浆。这种灌浆的可灌性，将不受上述法则的约束，惟一限制它的是不能使地层材料的移动带来不良后果。