水泥化学复合灌浆机理研究的成果

水泥化学复合灌浆处理软弱泥化断层破碎带的基本理论是在总结工程实践经验，分析水泥灌浆和化学灌浆的基础理论、灌浆机理、技术特点、适用范围等工作的基础之上，经过不断的试验研究与工程实践检验而逐渐形成的。

在早期三峡工程主体建筑物基础处理固结灌浆试验中，针对F215断层进行了水泥浆液灌浆处理的现场试验研究，试验结果表明：单纯的水泥灌浆加固不能满足大坝及建筑物对基础所要求的力学指标。究其原因，主要是因为水工建筑物对断层处理后力学指标和防渗性能的要求严格，而水泥浆液对微细裂缝和泥化构造岩的可灌性相对较差，难以满足。相反，化学浆液对微细裂缝和泥化构造岩可灌性好（可灌入0.001mm的微细裂缝），经过化学浆液灌注后的断层结构密实。但若仅仅依靠化学灌浆，灌注体的力学指标也很难有大幅度提高，且大量灌注化学浆液必定大幅增加断层处理的工程投资。因此，将水泥灌浆与化学灌浆通过科学合理的程序结合起来，形成水泥化学复合灌浆技术可以明显提高断层破碎带的处理效果。

对于水、浆、固三相体系由Young方程可以推导出饱和土中的吸渗条件为浆的亲和力大于水的亲和力：

σgcosθg＞σwcosθw

式中：σg为浆在被灌载体的表面张力；θg为浆液与岩土间的接触角；σw为水在被灌载体的表面张力；θw为水与岩土间的接触角。

而根据达西定律的压渗公式(www.xing528.com)

vp=Ki

吸渗速度公式：

式中：K为载体的渗透系数；i为水力坡度；kg、kw为载体对浆液、水的相对渗透率；μg、μw为浆液、水的粘度。

认为吸渗速度与压渗速度都与载体的渗透系数成正比，但引起浆液吸渗的毛细引力与灌浆压力相比是一个很小的量，因此吸渗作用是有限的。基于上述分析，水泥化学复合灌浆的基本理论（压吸渗理论）可描述为：水泥浆材是粒子结构材料，要采用高压力对断层疏松半疏松状构造岩实施压密灌浆和对裂隙性构造岩实施压力灌浆，在较大压力下灌入断层破碎带中，通过充填、压密、固化作用，形成断层带岩体基本承载骨架；化学材料作为高分子纯溶液功能材料，通过其较长时间浸润渗透（吸渗）对断层泥化构造岩的改性加固，并对水泥灌浆后被灌体（渗透系数为10-6～10-8cm/s级）产生一定程度的劈裂，使化学浆液渗入水泥浆液不能灌入的微细裂隙，并将水泥浆液固化体进一步粘结成整体。最终，通过水泥灌浆和化学灌浆的复合作用，大大提高断层整体力学指标和抗渗性能。