砂土体注浆有效扩散范围模型试验研究
砂层注浆浆液扩散模式与规律试验研究
林业工程学报，２０１８，３（２）：１３６－１４２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｏｉ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０１８．０２．０２２收稿日期：２０１７－１０－２７㊀㊀㊀㊀修回日期：２０１８－０１－１３基金项目：国家自然科学基金（５１４７８２２６）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（ＰＡＰＤ）㊂作者简介：潘荣凯，男，研究方向为环境岩土与地下工程㊂通信作者：杨平，男，教授㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙａｎｇｐｉｎｇ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ砂层注浆浆液扩散模式与规律试验研究潘荣凯，杨平∗，吴小松，刁鹏程（南京林业大学土木工程学院，南京２１００３７）摘㊀要：注浆工程因其隐蔽性和浆液扩散随机性成为控制施工效果的难点，采用模型试验研究可为设计注浆施工工艺提供依据㊂针对砂层注浆试验中试验结果处理方法和水泥浆液扩散及分布规律开展研究，提出了改进的ＥＤＴＡ二钠滴定法测定水泥含量，利用注浆模型试验装置，改变注浆参数㊁浆液色彩和开挖方式进行５次模型试验㊂通过分析注浆后结石体形状，并将试样分块滴定，结合图像变换法处理注浆体研究浆液扩散形态㊂结果表明：注浆结石体主要由浆液富集区和沿优势路径扩散区组成；分块滴定检测处理显示浆液由注浆口向外总体呈线性扩散，浆液最大扩散范围随注浆压力㊁注浆量和水灰比增大而增大，扩散体积与注浆量比值在７．０４ ８．７４之间，可注性随注浆压力和水灰比增大而增大，随注浆量增大而减小；图像处理显示劈裂作用㊁潜蚀作用㊁浆液富集和优势路径等常见浆液扩散模式，并与分块处理相互验证㊂研究表明所述处理方法在试验中应用效果良好，实际工程中需通过优化注浆工艺避免产生单向大型劈裂通道和潜蚀作用㊂关键词：注浆试验；浆液扩散；分布规律；分块处理；图像处理中图分类号：ＴＵ４７２㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０１８）０２－０１３６－０７ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎａｎｄｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｉｎｓａｎｄｌａｙｅｒＰＡＮＲｏｎｇｋａｉ，ＹＡＮＧＰｉｎｇ∗，ＷＵＸｉａｏｓｏｎｇ，ＤＩＡＯＰｅｎｇｃｈｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｕｅｔｏｔｈｅｃｏｎｃｅａｌｍｅｎｔａｎｄｒａｎｄｏｍ⁃ｎｅｓｓｏｆｓｌｕｒｒｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｔｅｓｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｎｉｍ⁃ｐｒｏｖｅｄＥＤＴＡｔｉｔｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｅｍｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓｏｆｃｅｍｅｎｔｇｒｏｕｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｉｎｓａｎｄｌａｙｅｒ．Ｆｉｖｅｍｏｄｅｌｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｇｒｏｕｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｌｕｒｒｙｃｏｌｏｒａｎｄｅｘｃａｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇｔｈｅｇｒｏｕｔｉｎｇｍｏｄｅｌｔｅｓｔｄｅ⁃ｖｉｃｅ．Ｔｈｅｓｈａｐｅｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｃｅｍｅｎｔｓｔｏｎｅｂｏｄｙｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｕｔａｎｄｔｉｔｒａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｈｅｇｒｏｕｔｉｎｇｂｏｄｙｕｓｉｎｇｔｈｅｉｍａｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅ⁃ｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｇｒｏｕｔｉｎｇｓｔｏｎｅｂｏｄｙｗａｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｓｌｕｒｒｙｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｒｅｇｉｏｎａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｒｅｇｉｏｎｆｏｒｍｅｄｂｙｌｉｍｉｔｅｄｐａｔｈｗａｙ，ａｎｄｔｈｅｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｍａｋｅｓｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｇｉｏｎｓ．Ｂｌｏｃｋｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｇｒｏｕｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｗａｓｌｉｎｅａｒｌｙｄｉｆｆｕｓｅｄｆｒｏｍｔｈｅｇｒｏｕ⁃ｔｉｎｇｐｏｒｔｔｏｏｕｔｓｉｄｅ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｉｆｆｕｓｉｏｎｒａｎｇｅｏｆｓｌｕｒｒｙｗａｓｂｅｔｗｅｅｎ２１４４ｃｍ３ａｎｄ３０７２ｃｍ３．Ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｄｉｆｆｕｓｉｏｎｖｏｌｕｍｅｔｏｇｒｏｕｔｉｎｇａｍｏｕｎｔｗａｓｂｅｔｗｅｅｎ７．０４ａｎｄ８．７４．Ｔｈｅｇｒｏｕｔａｂｉｌｉｔｙｗａｓｅｌｅｖａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｉｎｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｗａｔｅｒｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏ，ａｎｄｌｏｗｅｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｇｒｏｕｔｉｎｇａｍｏｕｎｔ．Ｔｈｅｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｒｅ⁃ｓｕｌｔｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｍｏｎｓｌｕｒｒｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎｍｏｄｅｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｉｎｃｌｕｄｅｄｓｐｌｉｔｔｉｎｇａｃｔｉｏｎ，ｌａｔｅｎｔｅｆｆｅｃｔ，ｓｌｕｒｒｙｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔａｎｄａｄｖａｎｔａｇｅｐａｔｈ，ａｎｄｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｂｌｏｃｋｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｏｎｅ⁃ｗａｙｌａｒｇｅ⁃ｓｃａｌｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｃｈａｎｎｅｌａｎｄｓｕｆｆｕｓｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅａｖｏｉｄｅｄｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄａｒｒａｎｇｅｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｈｏｌｅｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ａｎｄｕｓｉｎｇｐｈａｓｅｄｇｒｏｕｔｉｎｇａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｅｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｍｅｔｈｏｄｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｇｒｏｕｔｄｉｆｆｕｓｉｏｎ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗ；ｂｌｏｃｋｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ㊀㊀注浆技术经过两百多年的发展，现已广泛应用于土体加固㊁止水防渗等工程，在解决冻结法融沉跟踪注浆等施工难题方面发挥了重要作用㊂对注浆的研究主要有理论分析㊁数值模拟和试验研究等㊀第２期潘荣凯，等：砂层注浆浆液扩散模式与规律试验研究方法，注浆试验可为建立理论模型和分析浆液运动规律提供依据［１］，因此国内外学者开展了众多注浆试验以研究不同条件下浆液的扩散机制㊂程盼等［２］㊁李利平等［３］基于土层加固㊁止水防渗等不同注浆目的，研究了多种因素对浆液扩散模式的影响㊂注浆施工需在不同土层中开展，因此，有学者采用注浆试验研究了砂岩㊁破碎带㊁黏土等多种土层中浆液分布情况［４－８］㊂Ｇｕｓｔａｆｓｏｎ等［９］㊁Ｗａｎｇ等［１０］㊁刘健等［１１］通过模型试验研究了水泥浆液在裂隙中的扩散规律㊂Ｂｅｚｕｉｊｅｎ［１２］㊁Ｅｉｓａ［１３］研究了不同参数下浆液在饱和砂土中的扩散机制㊂李文涛［１４］㊁姜春露等［１５］㊁胡熠等［１６］采用图像处理㊁视电阻率变化和微型电极检测注浆效果㊂以往研究大多通过整体开挖㊁钻孔取芯或仪器检测分析注浆扩散机制，采用分块切割和图像处理方法的研究较少，本试验在注浆后通过分层分块开挖土体，利用改进的ＥＤＴＡ二钠滴定法检测每个分块水泥含量，分析浆液分布范围及特点，并通过图像处理分析几种常见浆液扩散模式，可为注浆模型试验及工程注浆效果评价提供依据㊂１．立柱；２．顶板；３．底板；４．螺母；５．上抱箍；６．中抱箍；７．下抱箍；８．导轨；９．模型箱把手；１０．压板把手；１１．盖板；１２．长螺丝；１３．模型箱；１４．混合器；１５．高压管；１６．料杯桶；１７．电钻；１８．注浆机；１９．注浆孔；２０．注浆管图１㊀试验装置图Ｆｉｇ．１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ１㊀注浆试验设计１．１㊀试验设备注浆试验设备由模型箱和注浆机组成，如图１所示，在模型箱两侧开设注浆孔，利用３组抱箍固定模型箱并提高刚度㊂注浆机由电钻提供压力，注浆管为使用小口径钢管设计制作而成，前端伸入土体中，中间螺纹可与注浆孔内部螺纹拧合达到密封效果，末端螺纹与注浆机上的混合器连接㊂１．２㊀模型试验方案本试验共进行５次注浆，试验参数见表１，其中前３次采用分块滴定处理结果，后两次采用图像处理分析结果㊂注浆材料为３２．５Ｒ复合硅酸盐水泥，试验采用干砂填筑模型箱，铺装砂样时根据容积和密度计算值预先称质量，分层填装压实，砂样级配曲线如图２所示㊂表１㊀试验参数Ｔａｂｌｅ１㊀Ｔｅｓｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ试验号注浆压力／ＭＰａ注浆量／ｍＬ水灰比染色剂１０．３４００１．５ʒ１无２０．３３００１．５ʒ１无３０．２３００１．５ʒ１无４０．３４００１．２ʒ１有５０．３３００１．２ʒ１有图２㊀颗粒级配曲线Ｆｉｇ．２㊀Ｇｒａｄｉｎｇｃｕｒｖｅｏｆｓａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓ１．３㊀水泥含量检测方法本研究采用自行改进的ＥＤＴＡ二钠滴定法测定水泥含量，分块滴定和图像处理法分析浆液扩散规律㊂按设定参数注浆完成后养护，根据前期试验结果所得浆液扩散范围确定整体开挖尺寸为长２４０ｍｍˑ宽２４０ｍｍˑ高１４０ｍｍ，分块尺寸为长４０ｍｍˑ宽４０ｍｍˑ高２０ｍｍ，如图３所示㊂开挖时由上至下分层分块取出，结石体部分不分块，将每个分块滴定得到耗量，由水泥含量检测标准曲线计算分块水泥含量㊂为检测每个分块中水泥含量，根据本试验特性改进了ＥＤＴＡ二钠滴定法，方法如下：用砂样与水泥配制不同水泥含量的试样，养护并烘干后研磨成粉，称取定量试样加入氯化铵溶液并搅拌，吸取定量上层悬浊液离心㊂取离心后溶液，加入氢氧化钠７３１林业工程学报第３卷图３㊀分块线框图Ｆｉｇ．３㊀Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍ溶液和钙红指示剂，振荡后用ＥＤＴＡ二钠溶液滴定，记录滴定耗量，根据所得滴定耗量，绘制水泥含量检测标准曲线㊂改进后的滴定法可避免试样取出后含水率变化对滴定产生的影响，且经研磨后试样中水泥与砂样混合均匀，称取同样质量滴定减少了取样过程中由于试样质量损失引起的误差㊂将溶液离心可使滴定时颜色变化更加明显，便于判断滴定终点㊂此外，试样质量较小时各类药品消耗量也大大减少，采用少量试样分析法可以很好适应分块法试验要求㊂图４㊀试验１结石体Ｆｉｇ．４㊀Ｈａｒｄｅｎｅｄｃｅｍｅｎｔｓｔｏｎｅｂｏｄｙｏｆｔｅｓｔ１２㊀结果与分析２．１㊀试验１浆液扩散特性分层分块开挖时将试验１结石体取出，如图４所示，下部为浆液富集区，大部分浆液聚集在此处㊂上部为指形扩散［１］，其形成原因为土体不同位置渗透性差异及劈裂作用，浆液优先沿渗透性较大的优势路径运动，使结石体存在指形突起，呈不规则形状㊂本次试验浆液大部分往上扩散，原因是分层压实时，上部压实对下部填料也有作用，使得下部密实度更高，且钻孔时对土体产生扰动，部分砂粒流失，使上部存在局部裂隙，注浆时浆液优先进入上方裂隙中并产生劈裂效果，后续浆液沿劈裂通道继续填充扩散㊂对试验１进行滴定，选取长度（Ｘ）方向上注浆口前后两行，即Ｄ层第３排和第４排（图３），分别用Ｘ１和Ｘ２表示；宽度（Ｙ）方向上注浆口左右两列，即Ｄ层第３列和第４列，分别用Ｙ１和Ｙ２表示；高度（Ｚ）方向上注浆口前方两竖列，即每层第３排第３和第４个分块，分别用Ｚ１和Ｚ２表示㊂以注浆口为零点，水泥含量为纵坐标，分别以长度（Ｘ）方向上分块中心点到注浆管所在垂直面的距离为横坐标，宽度（Ｙ）方向上分块中心点到注浆管管口的距离为横坐标，高度（Ｚ）方向上分块中心点到注浆管所在水平面的距离为横坐标，注浆口下方㊁前方和右边为正方向，绘制水泥含量三维分布曲线图如图５所示，试验２和试验３同理㊂图５㊀试验１水泥含量三维分布曲线图Ｆｉｇ．５㊀Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｃｅｍｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｓ根据分块滴定检测结果，得到试验１共有９６个分块中含有水泥，因每个分块的体积为３２ｃｍ３，８３１㊀第２期潘荣凯，等：砂层注浆浆液扩散模式与规律试验研究则浆液最大扩散范围约为３０７２ｃｍ３，与注浆量的比值为７．６８，本研究将浆液最大扩散范围与注浆量的比值定义为可注性，用以表示浆液在不同试验条件下渗透能力的差异㊂由图５可以看出，各方向曲线中水泥含量基本先增大后减小，即随着离注浆口距离的增大而减小，但有波动㊂图５ａ曲线Ｘ２右侧，图５ｂ曲线Ｙ１和Ｙ２左侧离注浆口近的分块水泥含量小于较远的分块，原因是浆液由注浆口刚注入土体中时浆液动能较大，在较小范围内对土体产生较强烈的冲击，当砂样密度和颗粒组成达到某一特定状态时，浆液通过脉动潜蚀作用，把土体中的细颗粒冲离原位置，留下较大颗粒，形成渗透性较强的优势扩散路径，使得注浆口附近的水泥含量较小㊂Ｚ１左侧有３个分块水泥含量等于１６％，相对其他曲线较多，原因是本次试验有较多浆液沿优势路径向上扩散，在此区域内水泥含量较高㊂２．２㊀试验２浆液扩散特性试验２结石体如图６所示，注浆管前方为浆液富集区，外围有几处较小凸起㊂从宏观上讲，注浆前期浆液具有较大动能，由于砂粒分布的不均匀性，浆液沿渗透性较好的路径产生劈裂作用，浆液首先填充劈裂通道㊂随着浆液不断注入，其扩散范围增大，覆盖原先扩散区域，同时在浆液扩散外围产生新的优势路径，以此不断扩展㊂图６㊀试验２结石体Ｆｉｇ．６㊀Ｈａｒｄｅｎｅｄｃｅｍｅｎｔｓｔｏｎｅｂｏｄｙｏｆｔｅｓｔ２试验２比试验１减少浆液注入量１００ｍＬ，其他参数相同，对试验２进行滴定和绘图，得到水泥含量三维分布曲线图如图７所示㊂本次试验共有８２个分块含有水泥，最大扩散范围约为２６２４ｃｍ３，小于试验１，可见随着注浆量的减少，浆液向前推进距离缩短，充填的孔隙变少，因此扩散范围减小，与注浆量比值为８．７４，大于试验１㊂究其原因是先期进入土体的浆液扩散速率减缓时，在后续浆液推动下继续渗透扩散，后续浆液替换先期浆液的位置㊂当注浆量较小时，先期累积的浆液造成的阻力较小，后续浆液的动能仍能推动先期浆液进行较多渗透，当注浆量增加，扩散半径增加时，前端浆液黏滞性变大，使得阻力迅速增大，后续浆液多集中于离注浆口较近的位置形成压密效果，推动先期浆液渗透缓慢，导致可注性减弱㊂图７㊀水泥含量三维分布曲线图Ｆｉｇ．７㊀Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｃｅｍｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｓ由图７可以看出，各方向曲线中水泥含量也是基本先增大后减小㊂仅有图７ｃ曲线Ｚ１左侧离注浆口近的分块水泥含量小于较远的分块，与试验１中现象一样，也是因为潜蚀作用使得浆液沿优势路径往外扩散㊂不含水泥的分块数量相对较多，且含量在０％ ４％的分块数量明显多于试验１，大于８％的分块数量与小于８％的数量大致相等，曲线左右两侧都较陡，从注浆口往外第２和第３个分块水泥含量快速下降，说明浆液往外扩散时受到较大阻力，向前运动的动能衰减较快，可注性降低，主要原因是本次试验中浆液从注浆口进入土体后形成较９３１林业工程学报第３卷大劈裂空间，浆液大多集中在通道中并往外扩展，少部分浆液通过渗透作用扩散，使得相邻区域水泥含量相差较大㊂２．３㊀试验３浆液扩散特性试验３结石体如图８所示，下部浆液富集，上部沿着优势路径形成的指形扩散范围较大，原因与试验１相同㊂浆液向前方运动距离比前两次小，原因是浆液压力降低了０．１ＭＰａ㊂水泥含量三维分布曲线图如图９所示㊂本次试验共有６７个分块含有水泥，最大扩散范围约为２１４４ｃｍ３，与注浆量比值为７．１５，明显小于试验２，可见随着注浆压力的减小，浆液最大扩散范围减小，与注浆量的比值也减小，即可注性减弱㊂主要原因是浆液向前运动需要克服分子引力和摩擦力，在运动过程中动能不断衰减，当注浆压力较小时，浆液初始动能较小，向外运动时衰减较快，使得推进范围减小，同时也导致劈裂效果减弱，后续浆液较难沿优势路径进行渗透扩散，因而扩散范围较小㊂图８㊀试验３结石体Ｆｉｇ．８㊀Ｈａｒｄｅｎｅｄｃｅｍｅｎｔｓｔｏｎｅｂｏｄｙｏｆｔｅｓｔ３由图９可以看出，各方向曲线中水泥含量大体为先增大后减小㊂Ｘ方向的两条曲线左右基本对称，两侧都较陡，水泥含量增加和减少速率相同，浆液运动具有随机性，从注浆口向外一般由不同路径呈不规则扩散，本次试验由于向上形成劈裂通道，Ｘ方向只有较少浆液向两边扩散，水泥含量减少较快，因此两边规律基本一致㊂图９ｃ中曲线Ｚ１左侧第１个分块水泥含量小于第２个，与试验１和试验２中现象一样，为潜蚀作用导致㊂以上３组注浆试验浆液分布，若去除个别波动点，总体上可以近似认为呈线性扩散，主要原因是浆液从注浆口进入土体中，只有靠先进入的浆液持图９㊀水泥含量三维分布曲线图Ｆｉｇ．９㊀Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｃｅｍｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｓ续向前推进占据孔隙空间，后续浆液才能不断进入土体，而颗粒间的分子引力和孔隙侧壁的摩擦力是阻碍浆液向前运动的主要因素，使得孔隙中的浆液动能随运动距离增大而不断减小，浆液向前推进逐渐变缓直到停止扩散㊂３组试验均出现浆液富集和优势路径扩散现象，但因各次试验不同位置土体渗透性存在差异，优势路径方向具有不确定性㊂浆液最大扩散范围随注浆压力㊁注浆量和水灰比增大而增大，可注性随注浆压力和水灰比增大而增大，随注浆量增大而减小㊂２．４㊀试验４浆液扩散特性及图像处理试验４与试验５浆液中加入蓝色染料，以区分土体颜色，能够更好的观察浆液扩散形态㊂采用Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ软件处理图像，通过增大对比度㊁色相和饱和度等色彩变换方法，并根据实际图像效果增加或减小亮度和明度㊂不同颜色在上述处理方法下显示特性不同，因浆液中加有染料，使得注浆体和０４１㊀第２期潘荣凯，等：砂层注浆浆液扩散模式与规律试验研究浆液的特性显示更加清楚，便于分析浆液扩散模式㊂试验４浆液最大扩散范围约为２８１６ｃｍ３，与注浆量比值为７．０４，扩散范围及可注性均小于试验１，原因是本次试验水灰比小，浆液更为黏稠，水泥颗粒与土体颗粒间的分子引力和孔隙侧壁摩擦力增大，浆液动能衰减较快，渗透距离缩短㊂浆液主要向前方扩散，将注浆体取出经图像处理效果如图１０所示，注浆管管口前端为浆液富集区，远端为两段优势路径扩散区域，说明浆液产生劈裂通道后由不同路径继续渗透扩散㊂优势路径使得同一方向上水泥含量在一定距离内可能一直较高，与图５ｃ中Ｚ１曲线显示的规律一致㊂清理试验４注浆体表面胶结不牢固的松散砂粒得到中心结石体，与图像处理所得结果相同，浆液从注浆口进入土体后向前产生劈裂作用，且由于浆液运动距离越长动能越小，垂直于注浆管方向的截面积逐渐变小（图１１）㊂图１０㊀试验４浆液扩散形态Ｆｉｇ．１０㊀Ｇｒｏｕｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｅｓｔ４图１１㊀试验４结石体Ｆｉｇ．１１㊀Ｈａｒｄｅｎｅｄｃｅｍｅｎｔｓｔｏｎｅｂｏｄｙｏｆｔｅｓｔ４２．５㊀试验５浆液扩散特性及图像处理试验５开挖时每１０ｍｍ为一层，依次拍摄照片，浆液沿劈裂通道进行扩散形成高约１２０ｍｍ的注浆体，同时由注浆体向四周渗透扩散㊂试验５图像处理效果如图１２所示，其中等值线１ ４根据检测结果分别表示水泥含量＞１６％，１２％，４％，及＜４％㊂选取两个代表性截面，图１２ｂ显示的为注浆管上方５０ｍｍ处截面，从内往外共有４层，各层大小分别为７．３４，３４．０５，２８．８２，１１．９０ｃｍ２，第１层为注浆体，呈椭圆形，扩散面积最小㊂２ ４层浆液逐渐减少，但扩散范围增大，渗透性较好，大致呈圆形扩散，第４层面积较小，浆液扩散到此层外边缘即停止渗透㊂图１２ｄ显示的为注浆管上方１０ｍｍ处截面，分为５层，从内向外各层面积分别为３．３８，７．５６，１０．４８，２１．２３，９．９９ｃｍ２㊂第１层为注浆体，呈扁平状，为浆液劈裂通道，扩散面积最小，浆液含量最高㊂第２层浆液较少，大致与第４层相同，第３层高于第２层，原因是浆液潜蚀作用在注浆口处形成渗透性较大的优势扩散路径，浆液通过优势路径向外扩散，使得距离注浆口较近位置的水泥含量小于较远的位置，与水泥含量三维分布曲线图中显示的现象一致㊂图１２㊀试验５浆液扩散形态Ｆｉｇ．１２㊀Ｇｒｏｕｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｅｓｔ５以上两组试验通过图像处理清楚显示了浆液富集㊁优势路径㊁劈裂作用和潜蚀作用等常见浆液扩散形态㊂对于砂层中注浆工程，由于土层较为松散且颗粒粒径分布不均，浆液易沿单一优势路径形成较大劈裂通道并沿此通道扩散，同时在距离注浆口较近范围内易产生潜蚀现象，使得浆液产生不均匀分布，从而导致土体内部难以形成均匀密实的胶结体，减弱注浆止水和加固的效果㊂为减少这些现象，工程施工中需根据加固范围和现场条件合理安排注浆孔位置，在打孔过程中减少对土体的扰动，控制水土流失，同时通过控制注浆压力减少或避免单向大型劈裂作用的发生，采取分段注浆和多次注１４１林业工程学报第３卷浆减弱潜蚀作用的影响㊂３㊀结㊀论１）注浆所得结石体形状表明浆液易在注浆管管口周围形成富集区，砂样颗粒的不均匀分布使不同区域渗透性产生差异，同时因浆液动能在不同位置不同时间各不相同，先期浆液运动易沿优势路径形成劈裂作用，后续浆液继续填充，使浆液扩散模式各异，形成不同形状的结石体㊂２）图像处理分析表明砂层注浆具有明显的浆液富集㊁优势路径㊁劈裂作用和潜蚀作用等常见浆液扩散形态㊂３）分块处理表明浆液分布沿注浆管管口向外大致呈线性扩散，最大扩散范围随水灰比㊁注浆量㊁注浆压力增大而增大㊂扩散体积与注浆量比值在７．０４ ８．７４之间，可注性随注浆压力和水灰比增大而增大，随注浆量增大而减小㊂４）砂层中注浆，浆液易沿单一优势路径形成较大单向劈裂通道，并产生潜蚀现象，导致土体内部难以形成均匀密实的胶结体，减弱注浆止水和加固的效果㊂因此需控制注浆压力，根据实际情况合理安排注浆孔位置，通过分段注浆和多次注浆减弱潜蚀作用的影响㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］郭密文．高压封闭环境孔隙介质中化学浆液扩散机制试验研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，２０１０．ＧＵＯＭＷ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｇｒｏｕｔｉｎｊｅｃｔｉｏｎｉｎｔｏｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａｕｎｄｅｒａｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｃｌｏｓｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｄ］．Ｘｕｚｈｏｕ：ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０．［２］程盼，邹金锋，李亮，等．冲积层中劈裂注浆现场模型试验［Ｊ］．地球科学：中国地质大学学报，２０１３，３８（３）：６４９－６５４．ＣＨＥＮＰ，ＺＯＵＪＦ，ＬＩＬ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｇｒｏｕｔｉｎｇｉｎａｌｌｕｖｉｕｍｗｉｔｈｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅ：ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，２０１３，３８（３）：６４９－６５４．［３］李利平，李术才，张庆松，等．一种新型高分子注浆材料的试验研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１０，２９（Ｓ１）：３１５０－３１５６．ＬＩＬＰ，ＬＩＳＣ，ＺＨＡＮＧＱＳ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆａｎｅｗｐｏｌｙｍｅｒｇｒｏｕｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，２９（Ｓ１）：３１５０－３１５６．［４］李术才，冯啸，刘人太，等．考虑渗滤效应的砂土介质注浆扩散规律研究［Ｊ］．岩土力学，２０１７，３８（４）：９２５－９３３．ＬＩＳＣ，ＦＥＮＧＸ，ＬＩＵＲＴ，ｅｔａｌ．Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｃｅｍｅｎｔｉｎｓａｎｄｙｓｏｉｌｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］．ＲｏｃｋａｎｄＳｏｉｌＭｅｃｈａｎ⁃ｉｃｓ，２０１７，３８（４）：９２５－９３３．［５］朱明听，张庆松，李术才，等．围岩性质对于注浆压力变化规律及浆液扩散模式的影响研究［Ｊ］．岩土工程学报，２０１７，３９（７）：１２５８－１２６６．ＺＨＵＭＴ，ＺＨＡＮＧＱＳ，ＬＩＳＣ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｏｎｃｈａｎｇｅｌａｗｓｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｓａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒ⁃ｉｎｇ，２０１７，３９（７）：１２５８－１２６６．［６］李鹏，张庆松，张霄，等．基于模型试验的劈裂注浆机制分析［Ｊ］．岩土力学，２０１４，３５（１１）：３２２１－３２３０．ＬＩＰ，ＺＨＡＮＧＱＳ，ＺＨＡＮＧＸ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｇｒｏｕ⁃ｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｂａｓｅｄｏｎｍｏｄｅｌｔｅｓｔ［Ｊ］．ＲｏｃｋａｎｄＳｏｉｌＭｅｃｈａｎ⁃ｉｃｓ，２０１４，３５（１１）：３２２１－３２３０．［７］杨坪，唐益群，彭振斌，等．砂卵（砾）石层中注浆模拟试验研究［Ｊ］．岩土工程学报，２００６，２８（１２）：２１３４－２１３８．ＹＡＮＧＰ，ＴＡＮＧＹＱ，ＰＥＮＧＺＢ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｇｒｏｕｔｉｎｇｓｉｍ⁃ｕｌａｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｓａｎｄｙｇｒａｖｅｌｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，２８（１２）：２１３４－２１３８．［８］钱自卫，曹丽文，姜振泉，等．孔隙砂岩多次化学注浆试验研究［Ｊ］．岩土力学，２０１４，３５（８）：２２２６－２２３０，２２４０．ＱＩＡＮＺＷ，ＣＡＯＬＷ，ＪＩＡＮＧＺＱ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｃｈｅｍｉｃａｌｇｒｏｕｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｐｏｒｏｕｓｓａｎｄｓｔｏｎｅ［Ｊ］．ＲｏｃｋａｎｄＳｏｉｌＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１４，３５（８）：２２２６－２２３０，２２４０．［９］ＧＵＳＴＡＦＳＯＮＧ，ＣＬＡＥＳＳＯＮＪ，ＦＲＡＮＳＳＯＮＡ．Ｓｔｅｅｒｉｎｇｐａｒａｍ⁃ｅｔｅｒｓｆｏｒｒｏｃｋｇｒｏｕｔｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，２０１３，２２（５）：１６４３－１６５２．［１０］ＷＡＮＧＳＹ，ＣＨＡＮＤＨ，ＬＡＭＫＣ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｗｌａｂｏｒａｔｏｒｙａｐ⁃ｐａｒａｔｕｓｆｏｒｓｔｕｄｙｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｇｒｏｕｔｉｎｇｉｎｔｏｇｒａｎｕｌａｒｓｏｉｌｓ［Ｊ］．ＳｏｉｌｓａｎｄＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ，２０１３，５３（３）：４６２．［１１］刘健，刘人太，张霄，等．水泥浆液裂隙注浆扩散规律模型试验与数值模拟［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１２，３１（１２）：２４４５－２４５２．ＬＩＵＪ，ＬＩＵＲＴ，ＺＨＡＮＧＸ，ｅｔａｌ．Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｌａｗｍｏｄｅｌｔｅｓｔａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｅｍｅｎｔｆｒａｃｔｕｒｅｇｒｏｕｔｉｎｇ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，３１（１２）：２４４５－２４５２．［１２］ＢＥＺＵＩＪＥＮＡ．Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｇｒｏｕｔｉｎｇｉｎｓａｎｄ⁃ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ［Ｄ］．Ｄｅｌｆｔ：ＤｅｌｆｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０．［１３］ＥＩＳＡＫ．Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｇｒｏｕｔｉｎｇｉｎｓａｎｄ［Ｄ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣａｍｂｒｉｄｇｅ，２００８．［１４］李文涛．基于人工合成透明土盾构隧道壁后同步注浆模型试验研究［Ｄ］．北京：北京交通大学，２０１５．ＬＩＷＴ．Ｍｏｄｅｌｔｅｓｔｏｆｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｂａｃｋｆｉｌｌｇｒｏｕｔｉｎｇｕｓｉｎｇｓｙｎ⁃ｔｈｅｔｉｃｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｓｏｉｌ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１５．［１５］姜春露，姜振泉，刘盛东，等．多孔岩石化学注浆过程中视电阻率变化试验［Ｊ］．中南大学学报（自然科学版），２０１３，４４（１０）：４２０２－４２０７．ＪＩＡＮＧＣＬ，ＪＩＡＮＧＺＱ，ＬＩＵＳＤ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎａｐｐａｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｃｈａｎｇｅｓｉｎｐｏｒｏｕｓｒｏｃｋｃｈｅｍｉｃａｌｇｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），２０１３，４４（１０）：４２０２－４２０７．［１６］胡熠，谢强，陈子龙，等．高密度电法岩溶路基注浆质量检测模型试验研究［Ｊ］．水文地质工程地质，２０１４，４１（３）：８６－９１．ＨＵＹ，ＸＩＥＱ，ＣＨＥＮＺＬ，ｅｔａｌ．Ｍｏｄｅｌｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｇｒｏｕｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｋａｒｓｔｒｏａｄｂｅｄｗｉｔｈｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｍｅｔｈ⁃ｏｄ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ，２０１４，４１（３）：８６－９１．（责任编辑㊀田亚玲）２４１。
基于COMSOL的注浆渗透扩散规律数值研究
基于COMSOL的注浆渗透扩散规律数值研究作者：黄河飞来源：《科技资讯》2015年第14期摘要：该文基于COMSOL软件模拟了注浆后浆液在单一光滑平板裂隙中渗透扩散现象，研究了水灰比、注浆压力对浆液扩散渗透的影响规律。
结果表明：水灰比在1.5：1左右浆液性能优越；渗透压力随浆液扩散有效距离增加而降低。
关键词：COMSOL；浆液渗透；水灰比、裂隙张开度；注浆压力中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0250-011 模拟软件介绍COMSOL Multiphysics以有限元为基础，通过求解偏微分方程或偏微分方程组来实现单场或多场物理现象的仿真模拟。
在弥散、流体动力学、多孔介质、传动现象等几乎全部领域都得到了广泛的应用，计算性能高效、多场双向直接耦合分析能力突出，且仿真结果高度精确。
2 计算模型与参数2.1 模型与网格划分计算模型采用100cm×100cm×4mm，注浆孔直径为10mm，布置在模型中心，采用三角形网格，注浆孔边缘网格自动加密，如图1所示。
2.2 模拟参数选择研究表明，水灰比、裂隙张开度和注浆压力分别代表了浆液属性、受注介质岩体裂隙几何特征以及注浆外界参数。
该文用COMSOL软件分别对这三种影响因素设置不同参数研究浆液扩散的规律。
3 模拟结果分析3.1 水灰比对浆液扩散渗透的影响注浆浆液扩散渗透与三种因素有关，浆材自身属性决定了浆液最基本的扩散方式，用Comsol软件模拟水灰比对浆液扩散规律影响时，模型注浆压力均取为10Pa，裂隙张开度取为1.5mm，水灰比分别为0.8：1、1：1、1.5：1、2：1.浆液在无动水条件下扩散，每间隔10s进行一次扩散形态以及浆液扩散距离处理，无动水条件下且注浆压力和裂隙张开度均保持不变，浆液扩散范围主要取决于浆液自身属性，在此即表现为水灰比的影响。
四组不同浆液水灰比对应浆液有效扩散范围如图2所示。
砂砾石土渗透注浆浆液扩散规律及扩散半径影响因素试验研究
砂砾石土渗透注浆浆液扩散规律及扩散半径影响因素试验研究秦鹏飞【摘要】注浆技术在砂砾石土等水利工程的建设中发挥着越来越重要的作用,但是注浆技术存在理论研究滞后于工程实践需要的现象,需要对浆液扩散规律及浆液扩散半径等进行研究.通过设计试验,将拌合水泥浆用的自来水加热并插入温度传感器的方法,来探测水泥浆液在砂砾石层中的扩散过程;并通过正交试验,分析孔隙比e、水灰比m、灌浆压力p等各因素对扩散半径的影响.试验结果表明,浆液扩散过程中其时间t与扩散半径R呈较好的三次函数关系,这与Magg公式基本一致;而在水泥浆液的扩散半径方面,相对于孔隙比和灌浆压力,水灰比起着更显著的影响.本试验工作为砂砾石土灌浆技术提供了有益探索.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2015(013)005【总页数】7页(P368-374)【关键词】砂砾石土;渗透注浆;扩散规律;正交试验;研究【作者】秦鹏飞【作者单位】中国水利水电科学研究院北京中水科水电科技开发有限公司,北京100038【正文语种】中文【中图分类】TV543.15通过灌浆可以显著改变砂砾石地层的承载性能、变形性能和渗透性能，充分发挥和利用砂砾层的潜力，能够使砂砾石土层软弱土地基满足工程建设的要求［1-4］。
自19世纪初出现以来，灌浆工法以其设备简单、施工灵活、适应地基变形能力好、造价低等特点，在大坝等水利工程的固结和帷幕灌浆中得到了广泛的应用［5］。
经过50多年的发展，灌浆技术已经取得了长足进步，并逐渐发展成为一种专业性较强的学科门类。
但是由于灌浆工程是隐蔽工程，浆液在地层中的扩散过程是隐藏的，浆液的扩散形态极其复杂，无法进行直观观测［6］。
相对于其它学科而言，灌浆技术在理论研究方面仍不完善，存在一定程度的滞后。
而在灌浆设计和施工中，灌浆的孔排距主要是根据经验、现场试验确定的，因此很可能会出现因孔距太大或太小而导致的工程质量问题或投资上的浪费［7］。
水泥浆液裂隙注浆扩散规律模型试验与数值模拟
水泥浆液裂隙注浆扩散规律模型试验与数值模拟一、本文概述本文旨在探讨水泥浆液在裂隙注浆过程中的扩散规律，通过模型试验与数值模拟相结合的方法，揭示水泥浆液在复杂裂隙网络中的扩散行为及其影响因素。
水泥浆液作为一种广泛应用的工程材料，在地下工程、岩土工程等领域具有重要的应用价值。
然而，由于裂隙网络的复杂性和不确定性，水泥浆液的扩散规律一直是工程实践中的难点问题。
因此，本文的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文将对水泥浆液的基本性质进行介绍，包括其成分、物理性能以及注浆过程中的基本原理。
在此基础上，通过设计合理的模型试验，模拟水泥浆液在裂隙网络中的扩散过程，观察浆液在不同条件下的扩散形态和分布规律。
同时，利用数值模拟方法，建立水泥浆液扩散的数学模型，对试验结果进行验证和补充。
本文将分析影响水泥浆液扩散的主要因素，包括裂隙网络的几何特征、浆液的物理性能、注浆压力以及注浆速率等。
通过对比分析不同条件下的试验结果和数值模拟结果，揭示各因素对水泥浆液扩散规律的影响机制和程度。
本文将对水泥浆液裂隙注浆扩散规律的研究进行总结，提出相应的工程应用建议。
指出目前研究中存在的问题和不足，为后续研究提供参考和借鉴。
通过本文的研究，有望为水泥浆液在裂隙注浆工程中的应用提供更为准确的理论指导和实践依据。
二、水泥浆液裂隙注浆扩散理论基础水泥浆液在裂隙中的注浆扩散是一个涉及多物理场耦合的复杂过程，包括流体力学、渗流力学、材料科学和断裂力学等多个学科的知识。
注浆过程中，水泥浆液在压力作用下通过注浆管进入岩体裂隙，并在裂隙中扩散、填充和固结，最终实现岩体的加固和封堵。
在理论基础上，水泥浆液在裂隙中的扩散行为可以通过渗流方程来描述。
渗流方程通常基于达西定律，考虑到浆液的粘性、裂隙的几何形状以及注浆压力等因素。
浆液在裂隙中的扩散还受到浆液与裂隙壁面间的相互作用影响，包括润湿角、浆液粘附力等。
这些因素共同决定了浆液在裂隙中的扩散范围和固结形态。
动水条件下富水砂层注浆规律的电法检测模型试验研究
动水条件下富水砂层注浆规律的电法检测模型试验研究杨晓桐;孙文景;刘涛;寇海磊;杨忠年;王迪【期刊名称】《现代隧道技术》【年(卷),期】2018(55)5【摘要】为研究动水条件下富水砂层中注浆浆液的扩散规律,研制了一套由试验主体系统、注浆系统以及量测系统组成的注浆试验模型,同时针对浆液扩散范围检测提出了一种新的方法——电阻率法.研究发现,试验过程中注浆压力与注浆速率关联性较强,动水条件下浆液呈椭球体扩散,且由于重力及上部水流的作用,椭球体的重心在注浆出口下方,注浆有效地改善了富水砂体的物理力学性质.采用电阻率法对注浆扩散范围进行检测具有良好的应用效果,利用电阻率法得到的浆液扩散范围与开挖后结石体的边界基本吻合,表明电阻率法作为检测动水富水砂层中注浆范围的方法是可靠的.【总页数】8页(P216-222,228)【作者】杨晓桐;孙文景;刘涛;寇海磊;杨忠年;王迪【作者单位】山东省海洋环境地质工程重点实验室,中国海洋大学,青岛266100;青岛海洋科学与技术国家实验室,海洋地质过程与环境功能实验室,青岛266061;山东省海洋环境地质工程重点实验室,中国海洋大学,青岛266100;青岛海洋科学与技术国家实验室,海洋地质过程与环境功能实验室,青岛266061;山东省海洋环境地质工程重点实验室,中国海洋大学,青岛266100;青岛海洋科学与技术国家实验室,海洋地质过程与环境功能实验室,青岛266061;山东省海洋环境地质工程重点实验室,中国海洋大学,青岛266100;青岛海洋科学与技术国家实验室,海洋地质过程与环境功能实验室,青岛266061;青岛理工大学,青岛266520;中交第一航务工程局有限公司,青岛266000【正文语种】中文【中图分类】TU443【相关文献】1.动水条件下单裂隙注浆模型试验系统设计 [J], 湛铠瑜;隋旺华2.动水条件下的高效堵水注浆材料试验研究 [J], 王志强;高岗荣;孙光;王正胜3.既有公路桥墩基础动刚度法检测模型试验研究 [J], 潘玲;陈思文;罗志光;钟鼎文;胡圣江4.高密度电法岩溶路基注浆质量检测模型试验研究 [J], 胡熠;谢强;陈子龙;赵文5.电测深法岩溶路基注浆质量检测模型试验研究 [J], 任新红;谢强;郑立宁;肖学仁;郭永春因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
砂土层破壁化学注浆扩散机理模拟实验研究
０ 引 言
立井 井 壁破 坏严 重 影 响煤 矿正 常 安全 生 产 ， 壁后 注浆是处 理这一 问题 的有效方 法 。 据统 计 ， 在 治 理 的 ４ 例井 筒 中有 ８％以上 的都使 用 了破 ０多 ０ 壁 注浆治 理方案 。 是 ， 但 在煤 矿立井 井壁破 裂 的治 理 中，注浆 施工工 艺及设 计 总是 建立 在主 观经 验 的基础上 ，尤其 是对 于破壁化 学注浆 机理 及其 规
１ 物理状态 相似 ． ２
（ ） 的物理 指标相 似性 。 １土 关 于土模 型 的相似 性 ，ｏｈ 、 ｏｋ和 Ｒ ｓｏ Ｒ ｃａＨ ｅ ｏｃｅ 都分别 作过 研究 。 中国矿 业大学 的 隋旺华 教授关
大的制约了破壁注浆工艺的发展。本文结合徐淮 地 区厚松散含水层的地质条件 ， 建立实验模型 ， 力 求通过实验了解壁后化学注浆浆液 的扩散机理 ， 以期 为壁后化 学注浆 提供一 些理论 上 的参 考 。
表 ２ 模 型 中 粘性 土 的物 理 指 标
粒度组成 ， ％
０ｏ ５ （ ０ｏ ５ ．ｏ ） ＜ ．ｏ ）
６ ． ４２ ３ ． ５８
■
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２．２ １ ． ￣ ０． ２ｌ ２ ． ６ ７ ２ ． ｌ ． ７ ９ ６ ２ １ ～ ７ ２ ３ ． ３ ６ ３１
１ 注浆模型相似理论 …
破 壁 注 浆 模 拟 实 验 的相 似 性 主 要 从 几 何 相
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究。
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在本 文的实 验 中 ，采用 了和原 型同样 级配 的砂 土 １１来自几何相 似 ． 维普资讯
能 源 技 术 与 管 理
浆液扩散半径与注浆压力的关系
浆液扩散半径与注浆压力的关系1. 引言浆液扩散是指在注浆过程中，浆液从注浆孔口逐渐扩散到周围土体中的过程。
该过程对于土壤固结、强化和加固等工程应用具有重要意义。
注浆压力是指注入浆液的压力，它对于浆液扩散半径有着直接的影响。
本文将探讨浆液扩散半径与注浆压力之间的关系，并分析其影响因素。
2. 浆液扩散半径的定义浆液扩散半径是指在一定时间内，由注浆孔口开始，扩散到土体中距离注浆孔口最远处的距离。
通常以米或毫米作为单位进行表示。
3. 影响因素3.1 注浆压力注浆压力是影响浆液扩散半径的主要因素之一。
较高的注浆压力能够提供更大的驱动力，使得浆液更容易向周围土体扩散，从而增大了扩散半径。
3.2 土壤类型土壤类型也是影响浆液扩散半径的重要因素之一。
不同类型的土壤具有不同的孔隙结构和渗透性，这会直接影响浆液在土体中的扩散速度和范围。
一般来说，砂土比黏土更容易扩散，因此在相同注浆压力下，砂土的扩散半径通常会大于黏土。
3.3 注浆孔口直径注浆孔口直径也会对浆液扩散半径产生影响。
较大的孔口直径可以提供更多的通道，使得浆液更容易向周围土体扩散，从而增大了扩散半径。
3.4 注浆时间注浆时间是指注入浆液所需的时间。
较长的注浆时间可以使得浆液有更充分的时间向周围土体扩散，从而增大了扩散半径。
4. 实验方法为了研究浆液扩散半径与注浆压力之间的关系，我们设计了如下实验方法：1.准备一定数量和类型的土样，并对其进行预处理，以保证其初始状态一致。
2.在土样中钻取一定数量的注浆孔，并控制孔口直径一致。
3.设置不同的注浆压力，将浆液注入注浆孔中，并记录注浆时间。
4.在一定时间间隔内，观察并记录浆液扩散到土体中的距离。
5.根据实验数据，绘制出浆液扩散半径与注浆压力之间的关系曲线。
5. 结果与讨论根据实验数据分析，我们得出以下结论：1.注浆压力对于浆液扩散半径有着明显的影响。
较高的注浆压力可以使得浆液更容易向周围土体扩散，从而增大了扩散半径。
不同注浆压力下浆液扩散半径试验研究
注浆是煤矿常用的一种围岩加固方式，具有提高围岩完整性、增强围岩承载能力的作用，已经成为维护巷道稳定的常用加固手段之一。
钻孔间排距是注浆方案设计当中重要参数之一。
合理的钻孔间排距应该保障浆液充分扩散，同时尽量减少浪费，而钻孔间排距设计主要依据是浆液扩散半径。
浆液扩散半径影响因素较多，尤其受工程条件差异性影响显著，必须针对某一具体工程地质条件得出的浆液扩散半径数值才有意义。
目前工程施工中钻孔间排距多具有随意性，注浆效果不佳或存在浪费[1~3]。
因此，本文以石壕煤业13162顺槽为工程背景，研究该条件下浆液扩散半径，指导钻孔间排距合理设计，同时，该试验方法可以应用于其他矿井，以期提高注浆钻孔设计间排距的合理性和注浆加固效果。
1工程概况13162顺槽采用滞后注浆方式，根据围岩破坏深度，采用4m、12m两个孔深，层次注浆。
1.1钻孔初始布置4m孔：钻孔上、中、下排矩形布置。
上排孔距顶板1m，仰角0°；中排孔距顶板2m，仰角0°；下排孔距顶板3.5m，仰角0°。
排距2m，孔径42mm。
12m孔布置：钻孔上、下排矩形布置，上排孔开孔高度距顶板1.5m，仰角5°；下排孔开孔高度距顶板3m，仰角0°，孔深12m，排距2m，孔径42mm。
如图1所示。
图14m、12m钻孔布置图1.2注浆材料4m孔目的是封堵锚杆孔、裂隙等漏浆通道，采用河南理工大学研发的双液注浆材料，由A、B两种粉料组成，使用水灰比0.8:1，混合后1min左右失去流动性，5min~10mmin终凝，2h强度12MPa以上，是一种良好的浅部围岩封堵注浆材料；12m孔目的是深部裂隙加固，采用河南理工大学研发的超细单液注浆材料，粉料细度＞1250目，使用水灰比0.6:1，浆液可以保持20min左右良好流动性，60min初凝，240min终凝，1d强度25MPa以上，材料流动性好、扩散性强、强度高、强度增长迅速，是一种不同注浆压力下浆液扩散半径试验研究孙志强,张露（河南能源义煤公司石壕煤矿，河南三门峡472100）摘要：针对目前注浆工程中，钻孔间排距设计随意性大、对浆液扩散半径认识不足的问题，分析了浆液扩散半径影响因素，以石壕煤业13162顺槽注浆工程为背景，进行了不同注浆压力下浆液扩散半径试验，根据试验结果对钻孔间排距、注浆终压设计进行优化，该方法简单易行、可靠性高，具有一定的推广应用价值。
同步浆液在粉质黏土及砂层中扩散系数的研究
【目录】一、概述二、同步浆液在粉质黏土中扩散系数的研究1. 研究背景2. 实验方法3. 实验结果三、同步浆液在砂层中扩散系数的研究1. 研究背景2. 实验方法3. 实验结果四、实验比较与分析五、结论六、参考文献一、概述同步浆液在地下岩层中的扩散系数对于地下水的保护和地质环境的评价具有重要意义。
粉质黏土和砂层是地下水中常见的岩层类型，对同步浆液在这两种不同岩层中的扩散系数进行研究，有助于进一步了解地下水运移规律和地下环境的动态变化。
二、同步浆液在粉质黏土中扩散系数的研究1. 研究背景粉质黏土是一种粘土矿物质含量高、孔隙度小的地层类型，具有较强的吸附性能和低渗透性。
同步浆液在粉质黏土中的扩散系数研究，能够帮助我们更好地评估地下水受到同步浆液影响的风险程度。
2. 实验方法通过实验室模拟地下岩层环境，利用粉质黏土样品进行扩散系数的测定。
选择合适的实验条件和同步浆液浓度，然后将同步浆液与粉质黏土样品充分接触，并在一定时间内进行采样和分析。
3. 实验结果实验结果显示，同步浆液在粉质黏土中的扩散系数较小，表明粉质黏土具有一定的隔离和阻滞作用。
扩散系数的大小还受到粉质黏土颗粒结构和孔隙度的影响。
三、同步浆液在砂层中扩散系数的研究1. 研究背景砂层是地下水中常见的储水层和运移层，具有高渗透性和较大的孔隙度。
同步浆液在砂层中的扩散系数研究，对于评估地下水受到同步浆液污染的扩散速度和范围具有重要意义。
2. 实验方法利用实验室模拟地下砂层环境，选取具有代表性的砂层样品进行扩散系数的测定。
通过在不同条件下进行实验，测定同步浆液在砂层中的扩散系数。
3. 实验结果实验结果显示，同步浆液在砂层中的扩散系数较大，表明砂层具有较强的渗透性和传导性。
砂层颗粒的大小和分布也对扩散系数产生了一定的影响。
四、实验比较与分析将同步浆液在粉质黏土和砂层中的扩散系数进行比较与分析，发现粉质黏土具有较强的阻隔作用，而砂层则表现出较高的渗透性。
这两种不同的地层类型对同步浆液的扩散性能产生了明显的影响，反映了地下岩层在地下水污染传播中的重要角色。
关于注浆压力及扩散半径计算方法的讨论
关于注浆压力及扩散半径计算方法的讨论注浆压力及扩散半径计算是土木工程、岩土工程领域中一个重要的问题。
注浆是指在钻孔、岩体裂缝、土体空隙等中将浆料注入，以加固强化或密实。
注浆压力计算与扩散半径计算是设计和施工注浆工程的关键问题，对于确保注浆效果和保证工程安全具有重要意义。
首先，注浆压力的计算需要考虑以下几个因素：注浆材料的性质、注浆环境的条件、注浆孔道的结构特点以及地质条件等。
常见的注浆材料包括水泥浆、酚醛树脂浆、聚氨酯浆料等。
这些浆料的特性（如流变性质、浓度、粘度等）会直接影响注浆压力的计算。
同时，注浆环境的温度、湿度等条件也会对注浆压力产生影响。
注浆孔道的结构特点，如孔道直径、孔道深度、孔道形状等，也会对注浆压力的计算造成影响。
最后，地质条件的不同，如地层的性质、岩体的固结程度等，也会对注浆压力的选择产生影响。
通常情况下，注浆压力可以通过实验或经验公式来计算得出。
注浆压力计算公式一般是以经验公式为基础，结合实际情况进行修正。
以水泥浆为例，根据爬行实验的结果，可以得到如下的注浆压力计算公式：P=k×H×C×V其中，P是注浆压力，k是修正系数，H是注浆孔道深度，C是岩石或土质的压缩系数，V是注浆浆液的体积。
而关于注浆扩散半径的计算方法则主要依赖于注浆材料的渗透系数、孔道尺寸和注浆压力等参数。
注浆扩散半径是指注浆材料在注浆过程中的扩散范围。
常见的注浆扩散半径计算方法有经验公式法、模型试验法和数值模拟方法等。
经验公式法是根据大量的实际工程经验和试验结果所得到的公式，主要是基于特定注浆材料和注浆孔道参数的关系。
模型试验法则是通过模拟实际注浆过程的试验来进行计算，通常使用小尺度的实验模型来进行缩放，然后根据模型试验结果进行扩大比例计算。
数值模拟方法则是使用计算机软件进行数值模拟，模拟注浆材料的流动与扩散过程，进而得到注浆扩散半径。
综上所述，注浆压力及扩散半径的计算方法是非常复杂的，在实际工程中需要综合考虑多个因素来进行计算。
砂性地层渗透注浆试验及工程应用研究
ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｅｒｍｅａｔｉｏｎＧｒｏｕｔｉｎｇＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＳａｎｄｙＳｔｒａｔａｂｙＬｉＳｈｅｎｇａｎｇＷｅｎＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＺｈａｏＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｕｌｙ２０１０独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。
论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢＝亡已恩。
学位论文作者签名：日期：Ｏ＿ｘｒｔｏ、，汐。
弓学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。
作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年团学位论文作者签名：秘刚导师签名：恕良签字日期：７４０、，ＩＤ．１３签字日期：２矽”、ｍ·乡．Ｉ一东北大学博士学位论文摘要砂性地层渗透注浆试验及工程应用研究摘要渗透注浆因为注浆压力较低、对地层扰动小，所以在注浆工程中广泛应用，尤其在地层沉降控制要求较高的工程中应用较多。
但与工程应用相比，渗透注浆理论研究相对滞后，而且因为浆液在受注地层内的运动受多种因素影响，现有注浆理论及经验公式不能准确的指导注浆设计、预测注浆成本和注浆效果。
针对渗透注浆理论和注浆工程应用中存在的问题，在前人已有工作的基础上，采用理论分析、物理试验、数值模拟相结合，对渗透注浆扩散理论、渗透注浆效果，以及注浆效果与各影响因素间的定性、定量关系展开探索性研究，具有重要的理论意义和工程意义。
孔隙介质水泥浆液渗透注浆有效扩散距离试验研究
第50卷第10期2019年10月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.50No.10Oct.2019孔隙介质水泥浆液渗透注浆有效扩散距离试验研究张玉，郭豪，陈铁林，王荣鑫，程少振，廖晓东(北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室，北京，100044)摘要：为分析渗滤效应对注浆效果的影响机制以及有效扩散距离的计算，首先研制“一维渗透有机玻璃分段拼接式注浆管系统”。
然后以碎砾石和水泥浆液为例，考虑孔隙率、水灰比、注浆压力和注浆时间这4个主要影响因素进行正交试验设计，研究不同水灰比浆液在不同孔隙率、注浆压力和注浆时间下的扩散规律。
分别得到不同试验组合的真实扩散距离和有效扩散距离，以及有效扩散距离与这4个因素之间的函数关系式，并与既有理论计算模型进行对比。
最后简要分析渗滤效应的影响机制，并对既有理论模型进行探讨。
研究结果表明：渗滤效应具有明显的时空效应，它与渗流时间、扩散距离有关。
注浆口附近一定距离内的渗滤效应更为明显，对浆液渗透起着关键性作用，特别是决定难以注入时间。
有效扩散距离与4个影响因素的函数关系符合幂函数数学模型，基于试验的有效扩散距离计算结果相对比较合理，可为多孔岩土体或人工填筑层介质注浆工程的科学设计和施工提供依据。
关键词：渗透；注浆；孔隙介质；水灰比；渗滤效应；扩散距离中图分类号：TU4；TV543；TV554文献标志码：A文章编号：1672-7207（2019）10-2536-16Experimental study on effective diffusion distance of cement slurry in porous media under permeation groutingZHANG Yu,GUO Hao,CHEN Tielin,WANG Rongxin,CHENG Shaozhen,LIAO Xiaodong(Key Laboratory of Urban Underground Engineering of Ministry of Education,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China)Abstract:For granular slurry,percolation effect has influence on the grouting results,and the effective diffusion distance needs to be calculated.Firstly,one-dimensional permeation grouting system composed of subsection-splicing plexiglass was created.Secondly,crushed gravel and cement were taken as an example,and the diffusion laws of cement slurry under different void rates,grouting pressures and times were studied by orthogonal experiment.The real and effective diffusion distances in every experiment combination were obtained,and the function of effective diffusion distance was compared with the existing theory models as well.Finally,influence mechanism of percolation effect was analyzed and the improvement of theory model was also discussed.The results show that percolation effect is related to seepage time and diffusion distance,and it has apparent time-space effect.The percolation effect close to grouting hole has significant influence on slurry permeation,especially on收稿日期：2018−12−29；修回日期：2019−03−25基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划重点专项(2017YFC0805406)；北京市自然科学基金资助项目(8161001)(Project (2017YFC0805406)supported by the National Key R&D Plan Special Program of China;Project(8161001)supported by the Natural Science Foundation of Beijing Municipal)通信作者：陈铁林，博士，教授，从事地下工程注浆理论与技术等研究；E-mail:*****************DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2019.10.022第10期张玉，等：孔隙介质水泥浆液渗透注浆有效扩散距离试验研究the time of difficult grouting.The relationship between effective diffusion distance and four influencing factors accords with power function.Calculation results based on experiment are relatively reasonable,and it can provide reference to scientifical design and construction of grouting engineering in porous media.Key words:permeation;grouting;porous media;water-cement ratio;percolation effect;diffusion distance注浆技术广泛的应用于边坡工程、地基工程和隧道与地下工程等，在建筑结构补强、岩土文物保护、地质灾害治理、特殊地基改良、地下围岩加固、能源安全开采、固废高效处置、海洋环境修缮等领域有着特殊的作用，为建筑、交通、市政、管道、水利、矿业、能源、环境等工程建设运营安全提供重要保障，属于典型的治水补强兼顾型“非开挖原位加固技术”，拥有防治水和加固两大主要工程功能，具体涵盖防渗堵漏治突补强保久成型驱流减摩阻腐隔气灭火等[1−3]。
基于受力状态的非饱和地层压力注浆扩散模式及其转换机制
基于受力状态的非饱和地层压力注浆扩散模式及其转换机制1. 引言1.1 概述：在岩土工程中，非饱和地层的压力注浆扩散问题一直是一个备受关注的研究领域。
非饱和地层指的是土壤或岩石中同时存在固体颗粒和间隙水，并且水分不完全饱和的情况。
压力注浆作为一种常用的地下工程处理方法，广泛用于加固地基、排除危险源等工程项目中。
然而，在非饱和条件下进行压力注浆时，其扩散机制及转换机制仍不够清晰，这限制了该技术的应用范围和效果。
本文旨在通过研究非饱和地层受力状态对压力注浆扩散行为的影响，解析并揭示基于受力状态的非饱和地层压力注浆扩散模式及其转换机制。
通过深入探讨受力状态转换机理、压力注浆扩散与变形关系以及转换机制验证与数值模拟分析等方面内容，进一步提高我们对这类问题的认识，并为相关工程实践提供科学依据。
1.2 文章结构：本文共分为五个部分。
除了引言外，还包括受力状态下的非饱和地层压力注浆扩散模式、基于受力状态的非饱和地层压力注浆扩散转换机制研究等三个主要章节。
在最后一个章节中，我们将通过实例应用与案例分析来验证所提出的研究成果，并总结现有问题以及未来发展方向。
1.3 目的：本文的目的主要有两个方面。
首先，通过对非饱和地层压力注浆扩散问题进行深入研究，揭示其模式及转换机制，并探索不同受力状态对注浆扩散行为的影响。
其次，通过实际工程案例的应用与分析，总结经验并指出现有问题，为今后该领域的进一步发展提供理论和实践指导。
综上所述，在接下来的章节中，我们将全面阐述非饱和地层压力注浆扩散问题，并深入研究受力状态及其转换机制对该问题造成的影响。
同时，在实例应用与案例分析中，我们将具体说明相关实践经验并提出未来发展方向，以期对该领域的研究和应用产生积极促进作用。
2. 受力状态下的非饱和地层压力注浆扩散模式2.1 非饱和地层基本概念非饱和地层指的是土壤或岩石中同时存在着空隙水和不饱和吸附水的状态。
在非饱和地层中，由于空隙水表面张力作用，地层中的水分存在负压状态。
粉细砂土地层注浆加固模型试验研究
粉细砂土地层注浆加固模型试验研究李梦茹【期刊名称】《《价值工程》》【年(卷),期】2019(038)026【总页数】2页(P151-152)【关键词】粉细砂土; 渗透注浆; 地层围压; 孔隙率【作者】李梦茹【作者单位】河南理工大学安全科学与工程学院焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TD3530 引言注浆技术自1950年起在我国应用，现已取得多方面的成果，目前已遍及水利、建筑、铁路和矿业等多个领域[1]。
奥地利学者 [2]通过三种模型模拟了浆液在单裂隙中的流动。
张伟杰[3]等提出了浆液以U形的形式在裂隙中扩散的规律。
杨米加[4]等通过大量的模拟实验，讨论了裂隙裂隙几何特征对岩体宏观渗透性的影响。
注浆技术已遍及我国多个领域，注浆模型模拟也做过很多试验[5-8]，但多数仅模拟单一地层的工程地质情况，无法较好模拟多种工程地质情况下注浆效果。
因此，有必要对其施加围压，则浆液流动情况更符合实际情况。
1 注浆试验设计为研究注浆材料在不同的围压工况条件下注浆压力P、注浆流量Q和浆液的扩散半径R之间的关系，以及灌浆材料在不同围压条件下在粉细砂土地层中的注浆效果，以渗透注浆理论为主要理论依据，结合实际情况，自行设计了一套模拟注浆试验装置，该装置的注浆压力易于控制、受注砂层易于模拟、注浆效果易于检测。
在现存实验装置无法利用的情况下，本文设计了粉细砂室内注浆模型试验系统，实验装置由注浆系统、流量压力检测系统、数据采集系统4个部分组成，如图1所示。
应用此试验装置，采用正交试验设计，以超细水泥为主要注浆材料，以焦作市城乡一体化示范区沙河沿岸粉细砂为受注介质，对渗透注浆进行研究。
该装置包括四个部分：注浆泵、电磁流量计与压力测量仪器、模型箱体及电脑采集系统。
如图1设备简图所示。
为研究灌浆材料在粉细砂地层中的注浆效果，采用代表性较强的五组试验方案，利用少数筛选的试验方案，通过对试验数据进行科学地分析统计，可以得出比较符合实际的试验结果。
砂砾石地层渗透注浆扩散规律模型试验研究
砂砾石地层渗透注浆扩散规律模型试验研究
杜俊;张龙;杨新昭;李晨晨;朱维伟
【期刊名称】《化工矿物与加工》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】为探究水泥浆液在砂砾石地层中的运移扩散规律,结合正交设计开展了9组室内渗透注浆模型试验,研究了不同注浆压力和水灰比影响下级配组成各异的砂砾石料试样中浆液的扩散特性,并在此基础上进行了多元线性回归分析,结果表明:受土骨架渗滤影响,水泥浆液在砂砾石孔隙中的扩散速度逐渐减缓,并扩散形成近似球形的结石体;注浆压力与渗透系数分别是影响渗透注浆量及浆液扩散半径的主要因素;结合试验结果拟合得到了注浆量、浆液扩散半径与渗透系数、水灰比、注浆压力之间的幂函数经验方程,分析发现浆液扩散半径随渗透系数的增大呈指数增大,增大注浆压力能有效克服水泥颗粒惯性力和吸附力的不利影响,使浆液的可注性显著提升。
试验所得结论较为全面地记录了水泥浆液在砂砾石中的渗透扩散变化,可为砂砾石渗透注浆理论的进一步研究提供参考。
【总页数】8页(P8-15)
【作者】杜俊;张龙;杨新昭;李晨晨;朱维伟
【作者单位】昆明学院建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV543.4
【相关文献】
1.砂卵砾石地层中浅埋暗挖法超前小导管注浆施工技术
2.砂砾石土渗透注浆浆液扩散规律及扩散半径影响因素试验研究
3.富水砂卵石地层超细水泥注浆模型试验与工程应用研究
4.砂砾石土渗透注浆浆液扩散规律试验研究
5.中砂地层渗透注浆模型试验研究
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化学注浆扩散机理的透明土试验研究
化学注浆扩散机理的透明土试验研究引言：化学注浆扩散是一种常用的地质处理方法，广泛应用于地基加固、防渗处理、岩土固化等工程领域。
透明土试验是一种模拟地质工程中注浆扩散过程的实验方法。
本文将探讨化学注浆扩散机理的透明土试验研究，以期深入了解其原理和应用。
一、透明土试验原理透明土试验是通过将透明材料与土壤混合，模拟地质工程中的注浆扩散过程。
透明土试验中使用的透明材料可以是有机物，如聚合物，也可以是无机物，如硅胶。
透明土试验可以通过观察透明土中注浆剂的扩散情况，研究注浆剂在地下的渗透和扩散规律。
二、透明土试验的步骤透明土试验通常包括材料制备、试验装置搭建、注浆剂注入和扩散观测等步骤。
1. 材料制备：首先，将透明材料与土壤按一定比例混合，制备透明土。
透明材料的选择应根据实验需求和土壤特性进行合理选取。
2. 试验装置搭建：将透明土填充至透明容器中，确保容器内无气泡和空隙。
在容器的两端安装观测窗口，以便观测注浆剂的扩散情况。
3. 注浆剂注入：将注浆剂注入透明容器中，通过观测窗口观察注浆剂在透明土中的扩散情况。
注浆剂的注入速度和压力应根据实际工程情况进行合理控制。
4. 扩散观测：观测注浆剂在透明土中的扩散情况，可以通过记录时间和观测剂的浓度分布来分析注浆剂的渗透和扩散规律。
三、透明土试验的应用透明土试验在地质工程中具有重要的应用价值。
1. 研究注浆剂的扩散规律：透明土试验可以模拟地下注浆过程，研究注浆剂在土壤中的渗透和扩散规律。
通过观察注浆剂的扩散情况，可以评估注浆效果和优化注浆方案。
2. 优化注浆参数：透明土试验可以通过调整注浆剂的注入速度、压力和浓度等参数，探讨不同注浆条件下的扩散效果。
这有助于优化注浆参数，提高地质处理效果。
3. 验证数值模拟结果：透明土试验可以用于验证数值模拟结果的准确性。
通过将试验结果与数值模拟结果进行对比，可以评估模拟方法的可靠性，并对模拟结果进行修正和改进。
结论：化学注浆扩散机理的透明土试验研究是一种重要的地质工程研究方法。
砂砾石层灌浆扩散半径试验研究
度形成压力浆头以进行灌注。灌浆试验前对浆液的
将 PVC 外壳拆除，测得各不同砂料灌浆模型的扩散
由浆液的自重提供，即将灌浆塑料软管提升一定高
试验结果
室内灌浆完成后，在一定湿度环境下养护 28 d。
·76 ·
港 工 技
半径，
如表 4 所示。
表4
4 结
各不同灌浆模型的扩散半径
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3.3
第 51 卷 第 6 期
2014 年 12 月 总第 221 期
港 工 技 术
Port Engineering Technology
Vol. 51 No.6
Dec.2014 Total 221
砂砾石层灌浆扩散半径试验研究
秦鹏飞 1，2，
符
平 1，2，
王 春 1，2，彭忠红 1，2
（1．中国水利水电科学研究院，北京 100038；
K1，K2，K3 中对应各数除以 3 所得的结果，即各水平
参考文献：
[1] 杨晓东，刘嘉材.水泥浆材灌入能力研究[A].水利水电科学
研究院科学研究论文集第 27 集[C]，北京：水利电力出版
社，1987．
[2] 张顺金.砂砾地层渗透注浆的可注性及应用研究[D].中南
大学，2007.
[3] 符平，杨晓东.时变性水泥浆液在粗糙随机裂隙中的扩散
可比”的特点。在不影响试验效果的前提下，
正交试
验设计可以大大减少试验次数[11]。本试验采用三因
素三水平的试验方案，
共9个试样。正交试验如表3。
表3
提供有益探索。
1 试验材料、方法及设备
注浆材料的抗水性能及渗透注浆扩散规律数值模拟研究的开题报告
注浆材料的抗水性能及渗透注浆扩散规律数值模拟研究的开题报告一、选题背景及意义注浆技术作为一种有效的地质灾害治理手段，得到了越来越广泛的应用。
注浆材料的抗水性能对于其长期稳定性具有至关重要的作用，在设计注浆方案时必须充分考虑其抗水性能。
同时，注浆材料的渗透注浆扩散规律数值模拟研究有利于深入了解这种治理技术的机理和规律，为实际工程提供可靠的指导意见。
二、研究目的本课题的研究目的是：通过实验和数值模拟相结合的方法，研究不同注浆材料在不同工况下的抗水性能，探讨注浆材料的渗透注浆扩散规律，并提出改进方案，以提高注浆工程的治理效果和长期稳定性。
三、研究内容1. 文献综述——通过对注浆技术的相关文献、资料进行调研和深入分析，总结注浆材料抗水性能及渗透注浆扩散规律研究的进展和存在的问题。
2. 抗水性能实验——选取不同种类的注浆材料，设置不同水压力下的实验样品，并进行试验，测量样品的抗水性能，分析其影响因素。
3. 渗透注浆扩散规律数值模拟——基于有限元方法，建立模型，并模拟注浆材料在不同工况下的渗透注浆扩散规律，探究影响渗透注浆扩散规律的因素。
4. 结果分析与方案改进——对实验和模拟结果进行分析和比较，提出改进方案，以提高注浆工程的治理效果和长期稳定性。
5. 结论与展望——总结研究结果，得出结论，并对未来注浆材料抗水性能及渗透注浆扩散规律研究进行展望。
四、研究方法1. 文献综述——采用文献资料法，对国内外相关的文献进行检索、筛选和总结，分析其研究现状和存在问题。
2. 抗水性能实验——采用实验研究法，选取合适的注浆材料和试验样品，控制实验条件，测定其抗水性能数据，并进行数据处理和分析。
3. 渗透注浆扩散规律数值模拟——采用数值模拟方法，建立有限元模型，选取合适的边界条件和参数值，进行模拟计算，并对计算结果进行分析和对比。
4. 结果分析与方案改进——采用统计方法对实验和模拟结果进行分析和比较，并提出改进方案。
5. 结论与展望——总结研究结果，提出结论和建议，并对未来研究方向进行展望。
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砂土体注浆有效扩散范围模型试验研究∗林智雄１,郑㊀斌２(１．福建农林大学交通与土木工程学院,福建福州３５０１０８;㊀２．福建农林大学金山学院,福建福州３５０００２)摘㊀要:本文运用模型试验法分析了砂土体这一材料模型,在不同注浆量下浆液有效扩散范围的填充规律．试验发现:砂土体注浆有效扩散范围的填充是不均匀的．注浆完成后,注浆速度v 与渗透系数k ㊁孔隙填充率η㊁强度p 可按照幂律函数的形式拟合,且系数均大于０．９７;有效扩散距离L 与渗透系数k ㊁孔隙填充率η㊁强度p 可分别按照指数函数㊁对数函数㊁指数函数进行拟合,且系数均大于０．９８．并发现同一种被注浆的砂土体,注浆速度和有效扩散范围决定了浆液的填充率．关键词:砂土体注浆;有效扩散范围;模型试验;扩散模型㊀㊀中图分类号:T D ２６５．４＋４㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１６７３Ｇ２１０３(２０１９)０２Ｇ００４４Ｇ０４㊀㊀注浆技术因拥有低成本㊁施工简易㊁效果佳等优势,而被广泛的应用于路基㊁边坡㊁水堤㊁地基等需要进行加固防渗工序的实际工程中．但是,注浆技术中的浆液扩散距离㊁注浆效果㊁浆液压力等需要结合工程经验及工程现场试验进行确定,这些难题阻碍了注浆技术的大范围推广．鉴于此,相关学者或从理论㊁或从试验两个方向研究注浆技术．苗兴城等人通过压密注浆的试验办法,分析了超孔压分布的规律㊁土体强度的变化趋势㊁浆体的影响范围;杨秀竹等人根据球形扩散理论模型和达西定律给出了计算砂土中注浆的扩散半径公式;尽管在非溶性注浆理论中给出了注浆历时㊁注浆压力分别与浆液扩散半径的关系,但是目前使用的注浆设计均来自实践工程中,并非理论研究,所以说实际用处并不大．如果可以在注浆之前就能知道浆液的大致有效扩散范围及扩散半径㊁注浆历时㊁产生的压力这三者间的关系,则会有利于注浆的设计与施工的顺利进行．因此,本文针对砂土体注浆的特例性和不可预见性,通过室内模型试验的方法,研究了注浆有效扩散范围及一系列相关参数间的关系,为注浆设计的顺利进行提供一定的理论指导．１㊀注浆模型的设计及试验前期准备１．１㊀注浆模型的设计本试验设计的注浆模型主要由３部分组成:注浆模型系统㊁材料装置系统及试验数据采集系统．该模型的核心设计为注浆泵,其特点是泵量小㊁高压电动．采用无缝厚壁钢管作为材料装置系统,装样可达２７．５c m ,钢管内径φ１７．８５c m．试验数据主要采集相关参数,如注浆量㊁注浆压力㊁注浆速度等．试验注浆具体模型细节详见图１:图１㊀试验注浆模型系统１ 通浆管;２ 浆液混合器;３ 注浆泵;４ 浆液A ;５ 自来水;６ 浆液B ;７ 控制阀;８ 真空腔;９ 丝扣;１０ 砂土体;１１ 压力传感器;１２ 数据线;１３ 电脑４４第４１卷第２期V o l ．４１㊀N o ．２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀菏泽学院学报J o u r n a l o fH e z eU n i v e r s i t y ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年４月A pr ．㊀２０１９∗收稿日期:２０１８Ｇ０９Ｇ１２作者简介:林智雄(１９７３ ),男,福建浦城人,实验师,研究方向:土木工程结构检测㊁土木工程物联网应用等研究．１．２㊀砂土体材料的制备实验模型主要是模拟实际水利工程中的砂土体．砂土体是指含砂量较高的土壤,国际标准规定,砂土体中的砂粒含量要达到８５％~１００％,而细颗粒仅为０~１５％．本试验选取岳城水坝的砂土体地基部分试样作为试验材料,并模拟夯实,自然静放２４h,材料的单轴抗压强度约２．７M P a,孔隙率为４３．６％,渗透系数９２．１％．１．３㊀注浆浆液的选取试验的注浆浆液为中国矿业大学研制的Z KＧⅡ型化学浆液,浆液反应过程遵循:A浆液＋B浆液＝胶凝反应．选取１．５％的B浆液,其粘稠度为１１．０~１８．０c p,凝固时间为１．５h．２㊀试验相关控制２．１㊀试验的过程待安装完成模型的注浆材料并固结充分后,方可进行试验．试验过程中要先打开各个阀口,再将清水自注浆管口注入模型材料内,直至充分饱和．接着自注浆管口注浆,直至模型材料的顶部出现返浆现象时,关闭各个阀口,注浆停止．等待浆液凝固充分后,再进行试验相关测试．试验通过控制注浆泵量来实现对试验变量注浆速率v的控制,模型试验共进行了５组,５组试验使用了相同的模型材料㊁静水压力和浆液组成,各组试验均测量了前后注浆的渗透系数㊁抗压强度及孔隙比的变化情况．２．２㊀试验的控制(１)试验开始之前,要对砂砾土进行颗粒筛分,规定去除粒径在d＞５m m及d≦０．５m m之间的颗粒,试验选用中间的各粒径粒组．(２)试验采用泵量小㊁压力高的电动注浆泵,且泵量要求在２~４０m L/s的范围内是可调的,注浆压力的最大值达到０．５M P a．５组试验各选择５个不同的泵量值,试验注浆速度的控制见下表:表１㊀试验注浆速度的控制试验编码泵量/m L s－１注浆速度/L (m２ s)－１１２．８８０．１１５５２４．６８０．１８７７３７．２０．２７４１３．１０．５２４３５３０．２１．２１３㊀试验所得结果及相关分析３．１㊀浆液的填充结果图２为注浆结束后模型的整体剖面图．有(a)图可以发现,注浆结束后的浆液均匀地扩散填充了模型材料砂土体的孔隙．但通过局部放大后的(b)图又可知,材料孔隙的填充并不是完全均匀的,部分孔隙属于完全填充,也有部分孔隙填充的不完全,甚至出现个别孔隙没有被浆液填充．(a)原图㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)局部放大图图２㊀注浆完成后浆液的填充图３．２㊀注浆速度影响下试验相关参数的变化规律注浆完成后,待浆液完全凝固,在模型中心处取样,并测试试样的孔隙填充率㊁渗透系数㊁强度值,具体结果见图３．由以上数据结合图３可知,模型在注浆完成后,试验模型相关参数孔隙填充率η㊁渗透系数k㊁强度值p与注浆速度v之间的关系均可按照幂律函数去拟合,且相关拟合系数值都大于０．９７．５４２０１９年㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀林智雄,等:砂土体注浆有效扩散范围模型试验研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２期图３㊀注浆后注浆速度与试验测试相关参数的关系３．３㊀注浆有效扩散范围内相关参数的变化规律注浆完成后,待浆液完全凝固,选取试验编码３的模型,在模型的纵向方向上按照均匀的方式取５个试样,测试试验相关参数孔隙填充率η㊁渗透系数k ㊁强度值p ,具体结果见下图:图４㊀注浆后试验编码３的相关参数与有效扩散距离的关系由以上数据结合图４可知,模型在注浆完成后,试验模型相关参数孔隙填充率η㊁渗透系数k ㊁强度值p 与有效扩散范围(距离)L 之间的关系均可分别按照指数函数㊁指数函数㊁对数函数进行拟合,且相关拟合系数值都大于０．９８．４㊀砂土体注浆有效扩散模型的理论分析根据上述相关试验分析及各类参数的函数拟合结果,对砂土体注浆模型材料的有效扩散距离㊁扩散速度㊁孔隙填充率间存在下列关系:η＝１４．５５６v －０．２３９６㊀㊀L ＝１２L １＝０．１３７m η＝４０．２９４e －５．９９７L ㊀㊀V ＝０．５２４３L (m ２s )ìîíïïïï(１)通过计算可得:η＝f (v ,L )＝A V －０．２３９５;e －５．９９７L ʈ３３．７v －０．２３９５e －５．９９７L (２)对于任何一种孔隙率及渗透性的模型而言,浆液的填充率均可按照下式进行计算:η＝f (v ,L )＝A v a e bL (３)在上式中的b ㊁a ㊁A 均由被注浆砂土体的浆液有效扩散范围及相关参数孔隙填充率η㊁渗透系数k 决定．典型的注浆扩散模型可以分为三大类:１)球形扩散,下式中L 代表浆液扩散距离,V代表注浆速度．L ＝R －R ０㊀V ＝q ４πr２(４)则有:η＝A q ４πr ２æèçöø÷ae b (R －R ０)(５)式(５)中η代表孔隙充填率．２)柱形扩散,下式中L 代表浆液扩散距离,V代表注浆速度．L ＝R －R ０㊀㊀V ＝q２πr L(６)则有:η＝A q ２πr L æèçöø÷ae b (R －R ０)(７)３)柱状半球形扩散,下式中L 代表浆液扩散距离,V 代表注浆速度．L ＝R －R ０㊀㊀V ＝q２πr (L ＋R )(８)则有:η＝A q ２πr (L ＋R )æèçöø÷ae b (R －R ０)(９)５㊀结论通过模型试验研究了有关砂土体在不同注浆量的条件下,注浆有效扩散范围的相关规律,得到如下结论:(１)试验中浆液对于砂土体材料孔隙的填充并不是完全均匀的,部分孔隙属于完全填充,也有部分孔隙填充的不完全,甚至出现个别孔隙没有被浆液填充．(２)注浆完成后,注浆速度v 与渗透系数k ㊁孔隙填充率η㊁强度p 可按照幂律函数的形式拟合,且系数均大于０．９７;有效扩散距离L 与渗透系数k ㊁孔隙填充率η㊁强度p 可分别按照指数函数㊁对数函数㊁指数函数进行拟合,且系数均大于０．９８．(３)发现同一种被注浆的砂土体材料,注浆速度和有效扩散范围决定了注浆浆液的填充率,且注浆浆液的填充率的数值可通过公式㊀η＝f (v ,L )＝A v a e b L 进行相关函数的拟合计算．参考文献:[１]钱自卫,姜振泉,曹丽文,等．弱胶结孔隙介质渗透注浆模型试验研究[J /O L ]．岩土力学,２０１３(０１)．h t t p://w w w．c n k i ．n e t /k c m s /d e t a i l /１０．１６２８５/j ．r s m．２０１３．０１．００３．h t Ｇm l[２]房凯,夏唐代,包柳青,等．考虑滤过效应的卵砾石层浆液６４２０１９年㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀菏㊀泽㊀学㊀院㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２期扩散研究[J]．岩石力学与工程学报,２０１３,０７:１４４３Ｇ１４４８．[３]钱自卫,姜振泉,曹丽文．渗透注浆浆液扩散半径计算方法研究及应用[J]．工业建筑,２０１２,０７:１００Ｇ１０４．[４]阮文军．注浆扩散与浆液若干基本性能研究[J]．岩土工程学报,２００５,０１:６９Ｇ７３．[５]杨秀竹,王星华,雷金山．宾汉体浆液扩散半径的研究及应用[J]．水利学报,２００４,０６:７５Ｇ７９．[６]杜丽珍,马育红．高压摆喷和劈裂灌浆技术在土坝加固中的实践[J]．水利技术监督,２００４,０６:６３Ｇ６４＋７８．[７]杨米加,陈明雄,贺永年．注浆理论的研究现状及发展方向[J]．岩石力学与工程学报,２００１,０６:８３９Ｇ８４１．[８]宋岩．水利工程防水施工技术探讨[J]．水利技术监督,２０１６,０１:１０５Ｇ１０７．[９]雷进生,刘非,彭刚,等．考虑参数动态变化和相互关联的浆液扩散范围研究[J]．长江科学院院报,２０１６,０２:５７Ｇ６１．[１０]罗毅．管棚与化学灌浆在T B M卡机脱困中的应用[J]．水利规划与设计,２０１６,０２:９８Ｇ１００．[１１]苗卫明,王晓伟,张春红,等．砂砾石层渗透灌浆模拟试验[J]．华北水利水电学院学报,２０１３,０５:４２Ｇ４６．E x p e r i m e n t a l S t u d y o nE f f e c t i v eD i f f u s i o nR a n g e o f S a n dG r o u t i n gL I NZ h iＧx i o n g１,Z H E N GB i n２(１．C o l l e g e o fT r a n s p o r t a t i o na n dC i v i l E n g i n e e r i n g,F u j i a nA g r i c u l t u r e a n dF o r e s t r y U n i v e r s i t y,F u z h o uF u j i a n３５０１０８,C h i n a;２．J i n s h a nC o l l e g e,F u j i a nA g r i c u l t u r e a n dF o r e s t r y U n i v e r s i t y,F u z h o uF u j i a n３５０００２,C h i n a)A b s t r a c t:M o d e l t e s tm e t h o d i s u s e d t o a n a l y z e t h e f i l l i n g r u l e o f e f f e c t i v ed i f f u s i o n r a n g eo f g r o u t i n g i ns a n dm a t e r i a lm o d e l u n d e r d i f f e r e n t g r o u t i n g v o l u m e i n t h i s p a p e r．I t i s f o u n d t h a t t h e f i l l i n g o f e f f e c t i v e d i f f u s i o n r a n g e i s n o t u n i f o r m．A f t e r g r o u t i n g,v e l o c i t y Va n d p e r m e a b i l i t y c o e f f i c i e n t k,p o r eＧf i l l i n g r a t eηa n d s t r e n g t h p c a nb e f i t t e d a c c o r d i n g t o p o w e r l a wf u n c t i o n,w i t h c o e f f i c i e n t s g r e a t e r t h a n０．９７．E f f e c t i v e d i f f u s i o nd i s t a n c eLa n d p e r m e a b i l i t y c o e f f i c i e n t k,p o r eＧf i l l i n g r a t eηa n d s t r e n g t h p c a nb e f i t t e d a c c o r d i n g t o e x p o n e n t i a l f u n c t i o n,l o g a r i t h m i c f u n c t i o n a n d e x p o n e n t i a l f u n c t i o n r e s p e c t i v e l y,w i t h c o e f f i c i e n t s g r e aＧt e r t h a n０．９８．F o r t h e s a m ek i n do f g r o u t e ds a n d,t h e f i l l i n g r a t eo f g r o u t i n g i sd e t e r m i n e db y t h e s p e e d a n d e f f e c t i v e d i f f u s i o n r a n g e．K e y w o r d s:s a n d g r o u t i n g;e f f e c t i v e d i f f u s i o n r a n g e;m o d e l t e s t;d i f f u s i o nm o d e l(上接第３７页)参考文献:[１]周洪,胡文山,张立山,等．智能家居控制系统[M]．北京:中国电力出版社,２００５．[２]刘承磊．基于W e b的智能家居控制器的设计与实现[D]．泰安:山东农业大学,２００９．[３]韩江洪,张建军,张利等．智能家居系统与技术[M]．合肥:合肥工业大学出版社,２００５．[４]戴琳,黄官伟．智能家居电器控制系统的分析研究[J]．技术与市场．２００９,１６(７):３３Ｇ３５．[５]夏巍,丁刚,严辉．基于C A N总线和嵌入式网关的家庭智能控制网络[J]．工业仪表与自动化装置．２００８(６):２９Ｇ３８．T h eD e s i g na n dR e s e a r c ho f I n t e l l i g e n tH o m eC o n t r o l S y s t e mB a s e do nc a nB u sZ HUS h a nＧc h u a n(D e p a r t m e n t o fE l e c t r i c a l a n d M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,C h u z h o uV o c a t i o n a l a n dT e c h n i c a l C o l l e g e,C h u z h o uA n h u i２３９０００,C h i n a)A b s t r a c t:T h i s p a p e r d e s i g n s a n i n t e l l i g e n t h o m e c o n t r o l s y s t e mb a s e do n c a nb u s,a n a l y z e s t h e f u n cＧt i o n a l r e q u i r e m e n t s,d e s i g n s t h e t y p i c a l h a r d w a r e c i r c u i t,a n db r i e f l y d e s c r i b e s t h e s o f t w a r ed e s i g no f t h e s y s t e m．T h e s y s t e mc a n r e a l i z e i n t e l l i g e n t c o n t r o l o f h o m e a n dh a s g o o d a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s．K e y w o r d s:i n t e l l i g e n t h o m e;c a nb u s;i n t e l l i g e n t c o n t r o l７４２０１９年㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀林智雄,等:砂土体注浆有效扩散范围模型试验研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２期。