裂隙岩体灌浆规律初探

（1）目前一方面对浆体的流动研究仅限于水平单一裂隙或一组裂隙内浆液的流动；实际上，裂隙岩体内存在大量的节理裂隙，尤其是经构造作用形成的节理分布相当复杂；另一方面，假定浆液流动为层流，符合达西定律。这样才能得到牛顿流体、宾汉姆流体在一水平平滑和粗糙裂隙内的扩散公式。

实际上，岩体中不但节理裂隙分布复杂，浆体的流变特性也随温度、压力、时间在不断变化；一般而言，地温随深度增加而增高，浆液粘度会随之增加；某些浆液会增加很快，有些则缓慢增加，视浆体不同而不完全一样；压力也存在同样的规律。显而易见，由于温度和压力的增加，使浆体物质的分子动能增加，加速了各分子结构体的反应过程，从而促使其尽快胶凝，因而绝大部分胶体均为随时间变化的流体；同时由于地下水的存在，假设不同岩体的温度和吸水性质不同，浆体在岩石节理、裂隙中的流动会变得更加复杂。因而在目前的假定条件下导出的灌浆理论其偏差是非常大的。

（2）对水泥浆液的流动，普遍理论认为它依靠自身的流动沉积特性来充填裂隙。无疑，当裂隙宽度在数倍于灌浆颗粒直径时，上述“流动沉积理论”是较接近于实际的；但当裂隙宽度仅为水泥颗粒粒径的2～3倍左右时，水泥浆液的颗粒将因自身的团聚效应而很快堵塞裂隙，如图7所示。对于一般裂隙型岩层来讲，后一种裂隙的存在实际中是常见和普遍的。而前一种宽大裂隙只是在一定的特殊地质条件下如岩溶、断裂等才会出现；对于常见的中、小岩石裂隙，因水泥颗粒的团聚效应堵塞裂隙后，这部分颗粒有可能在灌浆压力的作用下，被推移着向前运动一定距离，灌浆压力越大，则推移距离越大，直至推移阻力与灌浆压力达到平衡状态；当灌浆压力达到给定的最大值时，水泥浆液的灌浆范围也达到最大值；在裂隙已被封闭的条件下，裂隙内的浆液因压力的作用，多余的水分将沿未堵塞的裂隙逐渐排走；从而使已充填裂隙内的水泥浆液产生“压滤固结”作用并逐渐形成强度；灌浆压力越高，这种作用越明显；浆液的“压滤固结”时间也变短。在超过4.5MPa灌浆压力条件下，这个过程可能在几分钟以内，就足以使浆液很快初凝并形成强度。

图7　浆液的团聚效应

（3）灌浆对裂隙岩体的劈裂作用。一般认为，岩体产生的劈裂的原因主要是由于结构面的存在及高压力的作用；但实际灌浆中却存在只要结构面不吸浆或吸浆量很小，即使压力再大，也无法使岩体产生劈裂抬动；而在帷幕灌浆或固结灌浆中产生劈裂抬动的孔段，可以说压力不一定会是最高，但100%的部位注入率均会较大；这是因为，只要岩体中存在水平或接近水平的可灌性的裂隙；当注入率达到一定值时，浆液就会沿裂隙均匀扩散。当扩散到一定范围时，在一定压力作用下，将产生巨大的抬升力，这种力大到足以克服上覆盖重时，则产生劈裂抬动。随之而来的是压力突降注入率突增；同样，在临近边坡处灌浆，只要存在沿平行于边坡的垂直裂缝，则同样也可能出现垂直劈裂而影响边坡稳定。因此，可以提出的几点是，在裂隙岩体中产生劈裂的条件是：(www.xing528.com)

1）裂隙岩体中存在可灌性强，连通性好的裂缝。

2）在一定压力条件下，灌浆注入率足够大。

3）灌浆扩散范围达到一定程度，也即满足

PA＞W+F′

式中：P为灌浆压力；A为浆液扩散范围内的面积；W为裂隙面上覆重量；F′为其他阻力。