水工建筑物灌浆机理及应用

3.1.1　土坝充填灌浆机理

（1）充填作用。合适的浆液对土坝中的裂缝、孔隙和洞穴均有良好的充填能力。实践证明缝宽1mm左右，形状复杂的细小裂缝均可以充填。

（2）压密作用。在灌浆压力作用下，一方面浆液可以沿裂缝挤开坝土，形成浆路而灌入浆液；另一方面还可以使裂缝两侧的坝土和不相连的缝隙，因土体的挤压作用而压密或闭合，其影响范围视灌浆压力的大小和土体的性质变化在30～100cm内。

3.1.2　土坝劈裂灌浆机理(www.xing528.com)

对坝基砂砾石层的灌浆是通过对颗粒间孔隙的渗透和挤压劈裂灌注。在灌浆压力较小的时候，浆液在孔隙内渗流过程中，随着压力的逐渐减小而停止流动，灌浆的影响范围很小，灌浆压力对地层的挤压作用也很有限；当灌浆压力增大到在钻孔孔壁上引起的切线拉应力大于地层的小主应力与土层的抗拉强度之和时，地层即产生劈裂。对粘性土体，由于颗粒间的孔隙很小，在劈裂缝产生前，说不上有可灌性，只有压力达到能使坝土劈裂缝产生时，浆液方可灌注。

土坝本身是一种弹塑性体，当浆液压入缝内，坝体产生变形：塑性变形和弹性变形，其弹性变形随着泥浆的排水固结发生卸荷，坝体即对泥浆产生回弹压缩。回弹压缩量分两部分，一是土体本身的回弹，这一过程分为三个阶段：①在灌浆阶段，随着泵压力的消失，压力变小，引起土体的回弹，这个过程随着灌浆—停灌—又灌，出现压缩—回弹—再压缩；②析水浓缩阶段，由于泥浆中大量水体的排出，泥浆柱高度降低，压力减小，土体回弹；③排水固结阶段，原泥浆柱的压力在没有固结之前侧压力系数K=1.0，随着泥浆的固结，K由1逐渐减小，泥浆柱侧压力也相应逐渐减小，土体也随着回弹，这一过程根据孔隙水压力和泥浆柱压力的观测资料证明，约需半年至一年左右。二是坝体被浆液挤压劈开以后，在泥浆压力三角形荷载作用下坝体上部发生了位移，随着卸荷产生了坝体对浆体的回填压缩。由于坝体的回填增加了对泥浆水平方向的压力，加速了泥浆的排水固结。坝体的回弹历时长、幅度大，坝体土和泥浆含水量低，压实效果就好。如泥浆压力卸荷太快，造成坝体在张开时所积累的应变的量过早释放，后期回弹量减少，不利于坝体对泥浆的压缩作用。

在埋藏较深，表层不易发现的沉陷、滑坡、土拱效应等原因产生的裂缝，由于工程量过大，不能采用开挖回填时，可采用灌浆方法对坝体进行补强加固。当土坝坝体松散；坝体浸润线过高，坝体外部、内部有裂缝或大面积的软应力区；分期施工土坝分层和接头有软弱带和透水层；土坝内有较多的生物洞穴等采用劈裂式灌浆。当坝体质量本来很好，但局部表面有裂缝和洞穴时，可用充填灌浆。