揭示水泥浆液在不同砂层内注浆扩散机制对于指导煤矿、地铁、公路等领域注浆加固砂质地层至关重要。采用自主研发的砂层注浆试验装置,通过1根注浆花管对2种不同颗粒级配的砂层同步注浆,探究水泥浆液在不同砂层内扩散形态之间的差异。研究结果表明:水泥浆液在颗粒级配较差的圆粒砂内发生渗透扩散,在颗粒级配良好的粗河砂中发生劈裂扩散。采用管道流模型和圆孔扩张理论分别阐述了渗透注浆和劈裂注浆2种扩散模式的力学机理,孔隙通道尺寸较大的土层,浆液启动压力梯度越小,在该种土层内浆液越容易发生渗透扩散。当注浆压力较大且孔隙通道尺寸较小时,会发生劈裂扩散模式,若土体发生张拉破坏,则劈裂浆脉平行于小主应力作用面;若土体发生剪切破坏,则劈裂浆脉与小主应力作用面的夹角为45°-φ/2。

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