李志鹏, 张连震, 张庆松, 王德明, 黄长鑫, 韩旭, 翁贤杰, 封从健
浆-水混合作用对岩体裂隙注浆扩散过程具有显著影响。为揭示隧道富水岩体裂隙注浆扩散机制，以水泥浆液作为研究对象，引入了可表征浆-水混合程度的物理量Rrsr，基于Rrsr与假想注浆扩散半径之间的试验量化关系，推导了浆-水混合区宽度与时间关系方程以及浆-水混合区内的浆液流变参数时空分布方程，在此基础上建立了裂隙一维注浆扩散工况下的岩体裂隙注浆扩散过程理论模型。开展了恒定注浆速率下水泥浆液裂隙一维扩散模拟试验，获得了浆-水混合区动态变化过程、注浆压力-时间关系与浆液压力空间分布情况，并对理论计算结果进行了正确性验证，揭示了水泥浆液裂隙注浆扩散过程中浆-水混合区的动态发展规律及其对裂隙注浆扩散过程的影响机制。研究结果表明：相比不考虑浆-水混合作用的注浆理论模型，考虑浆-水混合作用所得注浆压力计算结果更接近试验结果，验证了考虑浆-水混合作用的必要性；浆-水混合作用对裂隙注浆扩散过程的影响程度与注浆流量、裂隙开度均正相关，当注浆流量由0.6 L·min-1增加至2.4 L·min-1时，注浆压力计算误差由2%~12%增加到10%~21%，当裂隙开度由1 mm增加至5 mm时，注浆压力计算误差由1%~3%增加至8%~33%；在浆-水混合区内，水泥浆液流变参数沿着浆液扩散方向非线性衰减，浆液流变参数随着水灰比的指数型下降特征以及浆-水混合区内浆液水灰比的线性分布特征，共同导致了浆-水混合区内靠近饱浆区一侧的浆液流变参数下降速度显著快于其他位置，最终导致裂隙注浆扩散阻力降低；不考虑浆-水混合作用会导致注浆扩散半径估计过高，当注浆扩散半径R≤1 m时，半径估算误差为12.2%~ 23.3%，当注浆扩散半径R＞1 m时，半径估算误差为12%左右。
