試驗(yàn)場(chǎng)地灌漿報(bào)告7.14

1、中國石油化工集團(tuán)公司貴州織金60萬噸/年聚烯烴項(xiàng)目防滲灌漿試驗(yàn)報(bào)告工程編號(hào)：G15-0162總 經(jīng) 理：趙 翔總 工 程 師：康 景 文審 定：王 亨 林公 司 經(jīng) 理：鄔 相 國審 核：黃 練 紅工 程 負(fù) 責(zé) 人：劉 磊報(bào) 告 編 寫 人：鄭 文 濤中國建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 二一五年五月中國石油化工集團(tuán)公司貴州織金60萬噸/年聚烯烴項(xiàng)目防滲灌漿試驗(yàn)報(bào)告工程編號(hào)：G15-0162審 定： 審 核：工 程 負(fù) 責(zé) 人：中國建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 二一五年五月目 錄第一章 工程概況11.1 項(xiàng)目背景11.2 項(xiàng)目目的與任務(wù)11.3 技術(shù)路線11.4 編制依據(jù)11.5 工作量2第

2、二章 場(chǎng)區(qū)工程與水文地質(zhì)22.1 場(chǎng)地位置及交通22.2 地形地貌22.3 地層巖性特征32.4 地質(zhì)構(gòu)造42.5 水文地質(zhì)條件52.5.1 地表水及地下水62.5.2含水巖組62.5.3導(dǎo)水構(gòu)造62.5.4 地下水補(bǔ)給、徑流與排泄6第三章 灌漿防滲機(jī)理63.1 概述63.1.1 分類73.1.2 灌漿技術(shù)發(fā)展及防滲灌漿原理73.2 裂隙注漿理論73.2.1 裂隙灌漿滲流機(jī)理73.2.2 裂隙巖體復(fù)合防滲堵水漿液在巖體裂隙中的流動(dòng)機(jī)理93.3 影響灌漿效果因素103.3.1 注漿材料性質(zhì)對(duì)裂隙巖體防滲堵水注漿效果的影響103.3.2 巖體性質(zhì)對(duì)裂隙巖體防滲堵水注漿效果的影響11第四章 灌漿試驗(yàn)

3、方案134.1 概述134.2 試驗(yàn)區(qū)選定134.3 灌漿孔布置孔及參數(shù)確定144.3.1 試驗(yàn)一區(qū)布孔及參數(shù)確定144.3.2 試驗(yàn)二區(qū)布孔及參數(shù)確定154.4 灌漿深度的確定164.5 檢測(cè)孔參數(shù)確定164.6 灌漿主要設(shè)備的選取164.7 灌漿材料的選擇與配比174.7.1 灌漿材料的選擇174.7.2 試驗(yàn)一區(qū)漿材配方的確定174.7.3 試驗(yàn)二區(qū)漿材配方的確定174.8 試驗(yàn)一區(qū)灌漿方法及控制184.8.1 灌漿方法184.8.2 灌漿段長與灌漿壓力194.9 試驗(yàn)二區(qū)灌漿方法及控制194.9.1 灌漿方法194.9.2 灌漿段長與灌漿壓力204.10 灌漿量的計(jì)算及控制204.10

4、.1 灌漿量計(jì)算204.10.2 灌漿結(jié)束控制20第五章 灌漿試驗(yàn)施工及分析205.1 試驗(yàn)施工程序及流程205.2 鉆孔沖孔及壓水205.2.1 鉆孔沖孔205.2.2 壓水試驗(yàn)205.3 試驗(yàn)一區(qū)灌漿孔灌漿施工215.3.1 3#孔灌漿215.3.2 4#孔灌漿215.3.3 6#孔灌漿215.3.4 8#孔灌漿225.3.5 7#孔灌漿225.4 試驗(yàn)二區(qū)灌漿孔灌漿施工225.4.1 1#孔灌漿225.4.2 2#孔灌漿235.4.3 3#孔灌漿235.4.4 4#孔灌漿235.4.5 5#孔灌漿23第六章 灌漿效果檢測(cè)246.1 實(shí)驗(yàn)一區(qū)246.1.1 檢測(cè)孔的布設(shè)246.1.2 檢查

5、孔壓水試驗(yàn)及結(jié)果246.2 實(shí)驗(yàn)二區(qū)256.2.1檢測(cè)孔的布設(shè)256.2.2檢查孔壓水試驗(yàn)及結(jié)果25第七章 灌漿試驗(yàn)成果分析與評(píng)價(jià)257.1 實(shí)驗(yàn)一區(qū)257.1.1 前期壓水分析257.1.2 灌漿試驗(yàn)成果分析267.1.3 檢查孔壓水試驗(yàn)成果分析277.1.4 檢測(cè)孔取芯分析287.1.5 工效分析287.1.6 耗漿量及造價(jià)分析287.2 實(shí)驗(yàn)二區(qū)297.2.1 前期壓水分析297.2.2 灌漿試驗(yàn)成果分析297.2.3 檢查孔壓水試驗(yàn)成果分析317.2.4 檢測(cè)孔取芯分析327.2.5 工效分析327.2.6 耗漿量及造價(jià)分析32第八章 施工參數(shù)及工藝評(píng)價(jià)328.1 實(shí)驗(yàn)一區(qū)328.1.

6、1 灌漿材料328.1.2 帷幕灌漿布置338.1.3 孔口管338.1.4 施工方法及工藝338.1 實(shí)驗(yàn)二區(qū)338.2.1 灌漿材料338.2.2 帷幕灌漿布置348.2.3 孔口管348.2.4 施工方法及工藝34第九章 結(jié)論與建議369.1 結(jié)論369.2 建議36附件：36附圖一（實(shí)驗(yàn)一區(qū)）：36附圖二（實(shí)驗(yàn)二區(qū)）：36附表36中國石油化工集團(tuán)公司貴州織金60萬噸/年聚烯烴項(xiàng)目防滲灌漿試驗(yàn)報(bào)告第一章 工程概況1.1 項(xiàng)目背景擬建中國石化貴州織金煤化工項(xiàng)目位于貴州省織金縣茶店鄉(xiāng)以沖村至磨大村境內(nèi)，距縣城所在地約30km，行政區(qū)劃隸屬茶店鄉(xiāng)管轄。擬建項(xiàng)目根據(jù)功能分區(qū)，主要包括化工生產(chǎn)裝置

7、區(qū)、倉庫及維修廠房、公用工程區(qū)、行政區(qū)、儲(chǔ)運(yùn)區(qū)等部分。工程場(chǎng)區(qū)斷層和破碎帶所在區(qū)域，防滲性能弱。若上部的生產(chǎn)裝置發(fā)生污染泄露，極易造成該區(qū)域地下水的污染。為提高破碎帶防滲能力，保證環(huán)境影響最小化，達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的，需對(duì)斷裂帶和破碎帶進(jìn)行灌漿處理，降低破碎區(qū)域的整體滲透系數(shù)。受中國石化長城能源化工（貴州）有限公司的委托，我院承接了本次防滲灌漿試驗(yàn)技術(shù)服務(wù)工作。防滲灌漿試驗(yàn)主要為防滲注漿試驗(yàn)段施工，其中包括的主要分項(xiàng)工程為鉆孔、洗孔，灌注前壓水試驗(yàn)，注漿，灌注后壓水試驗(yàn)、鉆探取樣檢測(cè)及報(bào)告編制。本次試驗(yàn)工作正式開工時(shí)間為2015年4月15日，進(jìn)度按項(xiàng)目總體進(jìn)度執(zhí)行。根據(jù)中國石油化工集團(tuán)公司貴州織

8、金60萬噸/年聚烯烴項(xiàng)目水文地質(zhì)鉆探及抽水試驗(yàn)報(bào)告所得數(shù)據(jù)分析可得，工程場(chǎng)區(qū)灰?guī)r非斷層帶、非破碎帶的滲透系數(shù)為13×10-4cm/s，白云巖滲透系數(shù)主要為59×10-5cm/s，泥質(zhì)灰?guī)r為13×10-4cm/s。在斷層破碎帶上及附近巖層破碎程度大，滲透性高，故根據(jù)甲方及環(huán)評(píng)專家意見，對(duì)斷層帶、破碎帶巖層進(jìn)行防滲灌漿處理，提高其抗?jié)B性能。處理后灰?guī)r的滲透性為10-5cm/s，白云巖的滲透性為10-6cm/s，泥質(zhì)灰?guī)r的滲透性為10-5cm/s，即處理后斷層帶滲透系數(shù)比原巖小一個(gè)數(shù)量級(jí)，使斷裂帶和破碎帶的巖層抗?jié)B性能得到提高，破碎巖體得到相應(yīng)程度的加固，破碎帶整體性的

9、到提高。1.2 項(xiàng)目目的與任務(wù)（1） 固結(jié)灌漿試驗(yàn)的目的 為了提高提高斷層帶、破碎帶的抗?jié)B性能，防止廠區(qū)建成運(yùn)營后因污水滲漏造成地下水和環(huán)境的污染，以及為使防滲結(jié)灌漿設(shè)計(jì)和施工更符合實(shí)際情況，布置更合理，在初步擬定的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，通過灌漿試驗(yàn)，以試驗(yàn)所得的成果作為基礎(chǔ)灌漿,設(shè)計(jì)施工的主要參考資料。 （2） 灌漿試驗(yàn)的任務(wù) 1） 論證固結(jié)防滲灌漿在技術(shù)上的可行性，效果上的可靠性； 2） 驗(yàn)證防滲灌漿的效果的可靠性，及是否可使處理后斷層帶滲透系數(shù)比原巖小一個(gè)數(shù)量級(jí)；3） 試驗(yàn)合宜的灌漿材料和最優(yōu)的漿液配合比； 4） 提供有關(guān)灌漿技術(shù)參數(shù)，如孔距孔深選定灌漿壓力以及漿液擴(kuò)散范圍，初步確定灌漿材料耗用量

10、。 1.3 技術(shù)路線（1）前期資料收集和分析：通過對(duì)前期工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘察資料的收集和分析，對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)非斷層或非破碎帶區(qū)域內(nèi)巖層的滲透系數(shù)進(jìn)行分析，確定斷層破碎帶灌漿試驗(yàn)滲透系數(shù)可達(dá)到的目標(biāo)值；（2）灌漿試驗(yàn)區(qū)內(nèi)典型孔分段注水或壓水試驗(yàn)：通過地質(zhì)鉆探，根據(jù)巖層的破碎情況進(jìn)行試驗(yàn)段的劃分，再進(jìn)行分段的注水或壓水試驗(yàn)，得到灌漿試驗(yàn)區(qū)域（即斷層及破碎帶區(qū)域）的相應(yīng)孔段的滲透系數(shù)；（3）確定先導(dǎo)孔灌漿方案：根據(jù)第二階段提供的地層鉆探情況，對(duì)先導(dǎo)孔（即壓水試驗(yàn)鉆孔）進(jìn)行先導(dǎo)灌漿試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)過程，待先導(dǎo)孔灌漿結(jié)束后，通過壓水試驗(yàn)檢測(cè)灌漿效果，檢驗(yàn)是否達(dá)到滲透系數(shù)比原巖降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，整體抗?jié)B性提高一個(gè)

11、量級(jí)，并提供相關(guān)灌漿預(yù)試驗(yàn)成果參數(shù)（灌漿量、灌漿壓力、擴(kuò)散半徑、灌漿材料配比等）；（4）實(shí)施試驗(yàn)區(qū)的灌漿試驗(yàn)：嚴(yán)格按照各方討論確定的灌漿試驗(yàn)方案進(jìn)行鉆孔的測(cè)放、鉆探、灌漿材料的現(xiàn)場(chǎng)配比、灌漿、檢測(cè)等工作。試驗(yàn)過程中若出現(xiàn)問題隨時(shí)溝通，修改完善灌漿試驗(yàn)方案，試驗(yàn)完成后需要提供完整的灌漿試驗(yàn)報(bào)告；（5）灌漿效果的檢驗(yàn)：灌漿試驗(yàn)結(jié)束后，在灌漿試驗(yàn)區(qū)內(nèi)選擇典型位置進(jìn)行注水或壓水試驗(yàn)，嚴(yán)格按照第二階段的試驗(yàn)分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，同時(shí)采取巖芯進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)。若灌漿區(qū)域的滲透系數(shù)低于工程場(chǎng)區(qū)整體滲透系數(shù)一個(gè)數(shù)量級(jí)即為達(dá)到灌漿試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)值。1.4 編制依據(jù)本次試驗(yàn)區(qū)的防滲灌漿試驗(yàn)壓水試驗(yàn)主要依據(jù)：1） 防滲灌漿試

12、驗(yàn)技術(shù)服務(wù)合同書；2） 中國石油化工集團(tuán)公司貴州織金60萬噸/年聚烯烴項(xiàng)目水文地質(zhì)鉆探及抽水試驗(yàn)報(bào)告；3） 中石化織金60萬噸/年聚烯烴項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告（初勘）；4） 中國石化貴州織金60萬噸/年聚烯烴項(xiàng)目地質(zhì)與巖溶調(diào)查報(bào)告；5） 試驗(yàn)段二巖土工程勘察報(bào)告（詳勘）；執(zhí)行的主要技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)：1） 環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-地下水環(huán)境HJ610-2011；2） 工程地質(zhì)鉆探規(guī)程DZ/T 0017-1991； 3） 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB/T50218-2014； 4） 水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程SL31-2003；5） 水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范DLT5418-2012；6） 土工試驗(yàn)方法標(biāo)

13、準(zhǔn)GB/T50123-1999；7） 建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程JGJ/T87-2012；1.5 工作量本次灌漿試驗(yàn)根據(jù)水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范DLT5418-2012，按試驗(yàn)場(chǎng)地的，綜合地形、地貌和地層變化情況布置鉆孔，對(duì)于鉆孔孔距、排距等參數(shù)，根據(jù)前期壓水試驗(yàn)所得參數(shù)進(jìn)行確定。此次灌漿試驗(yàn)進(jìn)行了鉆孔、壓水試驗(yàn)、灌漿、壓水檢測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)（漿材性能試驗(yàn)、結(jié)實(shí)體強(qiáng)度試驗(yàn)等）等工作。表1-4 試驗(yàn)工作量序號(hào)工作項(xiàng)目完成工作量備注單位完成工作量1鉆孔灌漿孔m/個(gè)50/5檢測(cè)孔m/個(gè)30/32非灌段封孔灌漿孔與檢測(cè)孔m/個(gè)35/73壓水試驗(yàn)灌漿壓水試驗(yàn)段數(shù)段/個(gè)10/54防滲灌漿灌漿長度m/

14、個(gè)25/55檢測(cè)孔壓水壓水試驗(yàn)段數(shù)段/個(gè)6/36室內(nèi)試驗(yàn)組2第二章 場(chǎng)區(qū)工程與水文地質(zhì)2.1 場(chǎng)地位置及交通場(chǎng)區(qū)位置圖2-1 場(chǎng)地位置交通示意圖擬建中石化織金60萬噸/年聚烯烴項(xiàng)目位于貴州省畢節(jié)地區(qū)織金縣茶店鄉(xiāng)境內(nèi)的規(guī)劃工業(yè)園區(qū)內(nèi), 距省會(huì)貴陽約150公里, 距織金縣城約25公里，場(chǎng)地有鄉(xiāng)村公路和省道209公路連通，交通較便利，行政區(qū)劃隸屬茶店鄉(xiāng)管轄；地理坐標(biāo)為：東經(jīng)105°46 105°48，北緯26°53 26°55；場(chǎng)地具體位置及交通詳見圖2.1。2.2 地形地貌場(chǎng)區(qū)呈南側(cè)高、西北側(cè)最高、西側(cè)低、東北側(cè)最低之勢(shì)，有一小溪由西向東徑流通過。地貌類型屬

15、高原丘陵地貌。大營草坪至劉家山林、孫家寨、 梁家寨為大營草坪山脊的南側(cè)，為典型砂巖呈峰山嶺地貌；梁家寨、周家寨、吳家包包至西側(cè)看牛壩一帶為低緩邊坡，坡度在20°-15°，多為T3f法郎組所在地層。以沖溝西側(cè)沙馬坡至龍洞溝呈沖溝、立嶺地貌；為T2g白云巖、灰?guī)r風(fēng)化形成的巖溶地貌。 區(qū)內(nèi)為山坡、農(nóng)田耕地和分散的村落。山上有灌木、雜草等植被覆蓋，部分地段有基巖出露，第四系在山坡上不發(fā)育,低洼局部地段較厚。圖2-2 以沖溝北側(cè)呈階梯狀斜坡圖2-3 以沖溝南側(cè)坡面沖溝2.3 地層巖性特征根據(jù)貴州一零八地質(zhì)隊(duì)和貴州省地質(zhì)調(diào)查院進(jìn)行的1：20萬、1：25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，結(jié)合貴州地質(zhì)礦

16、產(chǎn)局出版的全國地層多重劃分對(duì)比貴州省巖石地層分冊(cè)以及中國地層典資料。調(diào)查區(qū)在地層上屬于上揚(yáng)子地層分區(qū)的黔中地層小區(qū)。區(qū)內(nèi)地層主要由淺水碳酸鹽組成，沉積厚度大，生物化石豐富，主要以雙殼和浮游型菊石為主。大范圍內(nèi)普遍缺失奧陶系中上統(tǒng)，志留系和泥盆系，廣泛發(fā)育二疊系-三疊系地層。地層由新到老主要為：三疊系上統(tǒng)須家河組T3x：指整合于法郎組瓦窯段之上的砂巖與頁巖互層，黃灰色中厚層巖屑石英砂巖、砂巖、鈣質(zhì)粘土巖組成的碎屑巖，底部以塊狀巖屑石英砂巖與下伏法郎組分界。本組為內(nèi)陸架至深水開闊陸架沉積，以灰、灰黃色薄層至中厚層鈣質(zhì)粘土巖、砂質(zhì)粘土巖和中厚層細(xì)至中粒狀巖屑石英砂巖組成。砂巖中可見中至大型板狀交錯(cuò)層

17、理或斜層理。總厚300m。三疊系中統(tǒng)法郎組T2f：灰色中厚層-薄層泥質(zhì)灰?guī)r，硅質(zhì)灰?guī)r及黃綠色砂質(zhì)頁巖，鈣質(zhì)粉砂巖，底部以中厚層灰?guī)r與關(guān)嶺組楊柳井段白云巖分界。頂部以把南組厚層巖屑石英砂巖出現(xiàn)劃界。主要為一套廣海陸架相沉積，主要為灰黑色薄層-中厚層板狀泥晶灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖，具水平層理。上部出現(xiàn)泥巖，砂巖等內(nèi)陸架沉積。厚度約為96-400m。三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組T2g：整合于嘉陵江和法郎組之間的一套富含雙殼類化石的黃綠色等雜色頁巖，淺灰色中厚層灰?guī)r及厚層白云巖地層。底部以雜色頁巖劃分，頂部以白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r與法郎組劃界，自上而下分為三段：第三段T2g3：主要由塊狀白云巖，角礫白云巖及少量灰?guī)r組成。底部

18、以厚層白云巖的出現(xiàn)與獅子山段劃界，頂部以厚層白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r的結(jié)束與法郎組薄層灰?guī)r分界。巖性為一套以白云巖為主體的半封閉的淺海蒸發(fā)相沉積，主要由淺灰色，灰色薄層至中層白云巖組成，夾厚層白云巖，塊狀角礫狀白云巖或灰質(zhì)白云巖，底部為由薄至中厚層泥質(zhì)白云巖夾黃褐色、紫紅色白云質(zhì)粘土巖組成的標(biāo)志層，一般厚319m。第二段T2g2：深灰色薄至中厚層灰?guī)r，泥質(zhì)灰?guī)r，蠕蟲狀灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖地層。底部以大套薄至中厚層灰?guī)r出現(xiàn)與松坎子段雜色白云質(zhì)灰?guī)r分界，頂部以灰?guī)r或白云質(zhì)灰?guī)r與楊柳井段劃界?？偤?69m。三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組第一段T2g1：頂部灰色、黃灰色中厚層泥質(zhì)白云巖，東部變?yōu)榛疑泻駥影自茙r

19、、灰質(zhì)白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r；上部灰綠、黃、紫等雜色薄至中厚層白云質(zhì)泥巖、夾灰、黃灰色薄至中厚層泥質(zhì)白云巖及泥灰?guī)r；下部灰、黃灰、深灰色中至厚層泥質(zhì)白云巖、白云巖及灰?guī)r；底部0.12米為斑脫巖化凝灰?guī)r（“綠豆巖”），總厚172m。三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第四段T1yn4：上部黃灰、灰色中至厚層熔塌角礫巖；下部黃灰、灰色中至厚層泥質(zhì)白云巖，總厚128m。三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第三段T1yn3：灰、深灰色中至厚層灰層、蠕蟲狀灰?guī)r、上部夾少量灰、黃灰色中至厚層質(zhì)白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r，總厚218m。三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第二段T1yn2：灰、黃灰、黃綠夾少量紫紅色薄至中厚層泥巖、含白云質(zhì)泥巖、灰黑、黃灰、深灰色中至厚層泥

20、灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、蠕蟲狀灰?guī)r及泥質(zhì)白云巖，總厚85m。三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第一段T1yn1：灰、深灰色中至厚層灰?guī)r、蠕蟲狀灰?guī)r、底部820m為灰、深灰色薄至中厚層泥質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r。三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第二段T1f2：暗紫紅色粉色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖夾粉砂巖、西南夾少量巖灰。三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第一段T1f1：灰綠、青灰色及暗紫色泥巖及粉砂質(zhì)泥巖夾少量粉砂巖，西南部時(shí)夾少量灰?guī)r薄層及條帶，頂部460米為淺灰色鮞狀灰?guī)r、灰?guī)r、東厚西薄。三疊系下統(tǒng)夜郎組九級(jí)灘段T1y3：暗紫色夾灰綠色薄至中后層粉砂質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、夾粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r。三疊系下統(tǒng)夜郎組玉龍

21、山段T1y2：上部淺灰、灰色厚層至塊狀鮞狀灰?guī)r；中部淺灰、灰色中至厚層灰?guī)r，時(shí)夾少量鮞狀灰?guī)r；下部灰，深灰色薄至中厚層泥質(zhì)灰?guī)r夾少量泥灰?guī)r三疊系下統(tǒng)夜郎組沙堡灣段T1y1：黃、黃綠色薄至中厚層泥巖、砂質(zhì)泥巖、西南部變?yōu)榛揖G色砂質(zhì)泥巖及粉砂巖。二迭系上統(tǒng)大隆組P2d：灰色薄至中厚層硅質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖及硅質(zhì)頁巖、夾砂巖、泥灰?guī)r及斑脫巖化凝灰?guī)r（“綠豆巖”），局部夾薄煤一層。二迭系上統(tǒng)長興組P2c：灰色中至厚層燧灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖及砂巖，南部含煤12層。二迭系上統(tǒng)龍?zhí)督M第二段：灰黃色、灰色中厚及薄層細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、夾菱鐵質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖碳質(zhì)泥巖及灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，含

22、煤982層，一般3050層。二迭系上統(tǒng)龍?zhí)督M第一段：灰白色、褐黃色粘土巖、凝灰質(zhì)粘土巖及礫巖等，玄武巖尖滅地區(qū)常富含黃鐵礦。二迭系下統(tǒng)茅口組第二段：上部淺灰色塊狀生物灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾燧石結(jié)核灰?guī)r，東西部頂部時(shí)有灰白色塊狀純硅質(zhì)巖；下部深灰色薄至中厚層硅質(zhì)灰?guī)r、燧石條帶灰?guī)r夾燧石層，有時(shí)含少量錳質(zhì)。南部時(shí)有輝綠巖床侵入。二迭系下統(tǒng)茅口組第一段：淺灰色白云質(zhì)斑塊灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、夾燧灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及白云巖等，織金附近含重晶石。2.4 地質(zhì)構(gòu)造場(chǎng)區(qū)屬于上楊子陸塊內(nèi)，構(gòu)造單元上屬于黔中隆起的一部分，區(qū)域上受到畢節(jié)-金沙構(gòu)造帶和遵義斷裂兩側(cè)的擠壓應(yīng)力作用，位于納雍大斷裂以南，織金斷裂以北的構(gòu)造區(qū)域。納

23、雍斷層為東段北傾、西段南傾的陡傾角正斷層；織金斷裂為傾向東南的高角度逆斷層。場(chǎng)區(qū)整體位于后寨背斜的北西翼。見圖2-41.百興向斜；2.加戛背斜；3.水公河向斜；4.五指山背斜；5.以支塘向斜；6.勺坐背斜；7.白泥箐向斜；8.張維背斜；9.三塘向斜；10.后寨背斜；11.阿弓向斜；12.關(guān)寨向斜；13.地貴背斜；14.珠藏向斜；15.克窩向斜；16.熊家場(chǎng)背斜；17.白果寨向斜；18.梅子關(guān)背斜；19.桂果背斜；20.補(bǔ)郎向斜；21.牛場(chǎng)向斜；22.大貓場(chǎng)向斜；23.齊伯房背斜；24.蔡官向斜；25.站街向斜；26.巖腳向斜 圖2-4 構(gòu)造綱要圖根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告提供的相關(guān)內(nèi)容可知，場(chǎng)區(qū)內(nèi)主

24、要發(fā)育一條近NE走向逆斷層F1（參見中國石化織金60萬噸/年聚烯烴項(xiàng)目綜合工程地質(zhì)圖，【檔案號(hào)：（初）勘13043A/5-3】）橫穿場(chǎng)地，走向SW，傾角60°，斷層寬度約110-150m；該斷層發(fā)育在中上三疊統(tǒng)法郎組地層中，斷層上下盤巖性及巖相變化不大；斷層F1被斷層F4和F6錯(cuò)斷，斷層帶上巖體破碎，同時(shí)受到擠壓應(yīng)力產(chǎn)生了次級(jí)斷層F2、F3、F5、F7。根據(jù)場(chǎng)地內(nèi)斷層分布情況及產(chǎn)狀，判斷場(chǎng)區(qū)應(yīng)受NW-SE擠壓應(yīng)力和近EW向擠壓應(yīng)力作用，在發(fā)育一系列斷層的同時(shí)發(fā)育大量小型褶皺?，F(xiàn)對(duì)場(chǎng)地內(nèi)斷層列表、列圖加以描述：見表2-1、見圖2-4 表2-1 場(chǎng)區(qū)內(nèi)斷層性質(zhì)表 斷層編號(hào)位置長度性質(zhì)走向

25、傾向傾角斷層兩盤巖性資料來源上盤下盤F1場(chǎng)區(qū)內(nèi)西北側(cè)44Km以上逆推斷層N66°ESW157°60°T3f中厚層灰?guī)r，斷層?xùn)|段為T2g3白云巖和T2g2灰?guī)r與上盤巖性基本一致，在磨大村附近有T3f與T2g3呈斷層接觸一期勘察報(bào)告及實(shí)測(cè)F2場(chǎng)區(qū)西側(cè)2.2Km以上逆推斷層N74°WSW164°23°T3f中厚層灰?guī)r，斷層?xùn)|段為T2g3白云巖與上盤巖性基本一致，在大坡地一帶出現(xiàn)T3x與T3f斷層接觸實(shí)測(cè)F3場(chǎng)區(qū)北西側(cè)7.4Km以上平推斷層NSE270°70°T3x灰黃色中粗粒巖屑石英砂巖與上盤一致一期勘察報(bào)告F4場(chǎng)區(qū)中部

26、1.5Km壓扭性斷裂N35°ENW55°45°橫穿T3x灰黃色中粗粒巖屑石英砂巖，T3f中厚層灰?guī)r和T2g3薄層白云巖，在王家寨處被F3錯(cuò)斷，并形成了局部的T3x與T3f的斷層接觸。實(shí)測(cè)F5場(chǎng)區(qū)東側(cè)3Km以上壓扭性斷裂N18°ENW72°40°上下兩盤皆為T2g3中厚層白云巖局部含角礫白云巖。實(shí)測(cè)F6場(chǎng)區(qū)北東側(cè)4.3Km以上平推斷層N58°ENW33°45°該斷層切穿了所有地層單元，并造成營盤腳至漆家對(duì)門一帶巖層SWW傾向。一期勘察報(bào)告F7場(chǎng)區(qū)外西側(cè)1.2Km以上壓扭性斷裂N58°ENW32&#

27、176;40°T3x灰黃色中粗粒巖屑石英砂巖T3f中厚層灰?guī)r一期勘察報(bào)告2.5 水文地質(zhì)條件場(chǎng)區(qū)地處長江流域?yàn)踅?、六沖河干流上游洛東河的南側(cè)，底那河從場(chǎng)區(qū)區(qū)北側(cè)自西向東流過。底那河屬長江流域?yàn)踅盗鶝_河上的一條小支流，發(fā)源于中寨鄉(xiāng)境內(nèi)的鐮刀大箐，河源高程2050.00m，在距源頭10.6km的下漆沖處落入暗河，經(jīng)約4km的暗河后在板橋鄉(xiāng)境內(nèi)的出水洞出露，在新橋處進(jìn)入板橋鄉(xiāng)集鎮(zhèn)，再流經(jīng)以那鎮(zhèn)、茶店鄉(xiāng)、八步鎮(zhèn)往下注入六沖河，據(jù)當(dāng)?shù)卮迕窠榻B，本次試驗(yàn)區(qū)緊鄰的小河溝為以沖河。主河道長44.4km，河床平均坡降14.13，流域形狀系數(shù)0.121，集雨面積238km2，區(qū)域水文圖見2-5。

28、圖2-5場(chǎng)區(qū)地表水文圖2.5.1 地表水及地下水（1）地表水場(chǎng)地屬低中山侵蝕、剝蝕、溶蝕地貌，場(chǎng)地整體呈南側(cè)和北側(cè)高，西側(cè)稍高和東側(cè)最低之勢(shì)，場(chǎng)區(qū)匯水面積約12.5Km2，無大的河流，有一由西向東徑流的小溪以沖河(又叫磨大河溝)通過場(chǎng)地，匯入洪家渡電站庫區(qū)支流六圭河，地表水具良好的排水條件。多條山澗溪流匯入以沖河，以沖河寬約28m，切割深度一般13m，勘察區(qū)域內(nèi)河床高程約12471207m，水位隨大氣影響變化明顯，水位一般變化幅度01.5m，最大可達(dá)3.0m，多年平均流量約0.9 m3/s。（2） 地下水根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查及區(qū)內(nèi)地層巖性、巖石組合關(guān)系及其水文地質(zhì)特征，本區(qū)地下水劃分為第四系孔隙水

29、、碎屑巖裂隙水和碳酸鹽巖溶裂隙溶洞水三種類型。1） 第四系孔隙水大營草坪至劉家山林、孫家寨、 梁家寨至大營草坪山脊的南側(cè)，出露粉砂質(zhì)黏土，位于全風(fēng)化砂巖上，松散-稍密堆積，滲透性好，受大氣降水補(bǔ)給，雨季見第四系孔隙水。徑流短，排泄快，為就近補(bǔ)給，就近排泄，水量變化大且貧乏，是影響表層覆蓋土層穩(wěn)定的主要因素。以沖溝北坡上出露黏性土：以三疊系中統(tǒng)法郎組（T2f）灰?guī)r、頁巖、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r互層巖組風(fēng)化殘積坡積物，可塑-軟塑。主要受大氣降水補(bǔ)給，徑流短，地下水排泄方向主要向以沖溝溝底及山體凹處（沖溝），從現(xiàn)場(chǎng)水位觀測(cè)結(jié)果看，在山體凹處（沖溝）區(qū)域地下水位埋深淺，一般小于1.0m，且隨著高程的

30、降底，水位埋深變淺。在山體凸處（山鼻子）地下水位埋深較大，埋深一般為10.0m。磨大村、新寨、小龍井一帶溶蝕準(zhǔn)平原，地層主要以沖洪積黏性土為主，現(xiàn)主要為水稻田，滲透性差，主要接受大氣降水及四周基巖裂隙水補(bǔ)給，排泄方式主要為大氣蒸發(fā)和向場(chǎng)地內(nèi)的小河徑流排泄，勘察期間觀測(cè)地下水位埋深一般為1.5m2.5m之間。2）碎屑巖裂隙水：主要賦存于T3x黃褐色巖屑砂巖風(fēng)化裂隙中，泉水受大氣降水及上部第四系孔隙水補(bǔ)給，流量一般0.522m³/d。2.5.2含水巖組區(qū)分布的主要含水組為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組一段T2g1、二段T2g2、三段T2g3灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖及泥質(zhì)灰?guī)r；三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組一段

31、（T1yn1）、三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組二至四段（T1yn2-4）白云巖、灰質(zhì)白云巖。調(diào)查區(qū)域內(nèi)巖層傾角普遍較緩，一般為2045°，相鄰含水巖組各成獨(dú)立的補(bǔ)給、徑流、排泄體系，主要以巖溶裂隙水、巖溶管道水的形式出現(xiàn)，其均勻性較差，具一定的分帶性。查閱已有勘察資料可知，本次灌漿試驗(yàn)區(qū)所在區(qū)域主要含水組三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組三段T2g3，屬于富水強(qiáng)度強(qiáng)的巖組。2.5.3導(dǎo)水構(gòu)造場(chǎng)區(qū)的兩組斷層（北東向F1及北西向F2，其中F2將F1 F4錯(cuò)斷）兩側(cè)發(fā)育了壓扭性密集裂隙帶，在硬質(zhì)巖石灰?guī)r、白云巖中為地下水的運(yùn)移創(chuàng)造了條件，使斷層破碎帶具有極強(qiáng)的富水性和較大的滲透性。在軟質(zhì)巖石中泥灰?guī)r、泥巖中，斷層破碎帶

32、具有糜棱化特點(diǎn)，具較強(qiáng)的隔水性。查閱已有勘察資料可知，本次兩塊灌漿試驗(yàn)區(qū)所在區(qū)域?qū)畼?gòu)造主要是F2、F4及F5斷層帶發(fā)育的密集裂隙帶。2.5.4 地下水補(bǔ)給、徑流與排泄 地下水為松散覆蓋層中的孔隙潛水和基巖裂隙水，主要含水層為松散覆蓋層及基巖強(qiáng)風(fēng)化帶。主要受大氣降水及周邊區(qū)域的地下徑流補(bǔ)給。在場(chǎng)地中南部，地下水大體上由山坡沖溝處徑流匯集，再沿沖溝向北部低地徑流排泄，場(chǎng)地北部的谷底平地地下水大體上為自西向東徑流，與地表溪水徑流方向基本一致。地下水的排泄主要方式為泉排泄、地表水排泄及蒸發(fā)排泄。第三章 灌漿防滲機(jī)理3.1 概述注漿主要通過：膠結(jié)作用、充填作用、壓實(shí)作用、骨架作用、止水作用來達(dá)到防滲、

33、治水、加固地層的目的。所謂注漿（灌漿）即采取通過氣體或者液體加壓的手段，將事先制備好的待注材料（漿液）注入地下巖土體地層，以期使得被注地層的承載力、滲透性能及其他一些性能有所改善的常用工程手段。在漿液被注入地層后，首先通過漿液的流動(dòng)對(duì)其孔隙、裂隙等進(jìn)行填充，減少地層內(nèi)部空余空間，增加密實(shí)度；最后通過漿液的膠凝硬化，使得原本相對(duì)較為松散的巖土體膠結(jié)成為新的整體，增加地層承載力，減少地下水滲流通道而降低滲透性能。3.1.1 分類隨著灌漿技術(shù)的日益發(fā)展，它應(yīng)用范圍和作用逐漸擴(kuò)大。由于各類現(xiàn)代現(xiàn)代巖土工程、城市地鐵工程、水利水電工程等工程要求以及灌漿技術(shù)和其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，灌漿法已成為解決各類工程問

34、題的非常重要的手段，根據(jù)灌漿的目的、方法和用途的不同可分為：按照灌漿的作用來劃分：（1）固結(jié)灌漿 ，（2）帷幕灌漿，（3）接觸灌漿； 按照基礎(chǔ)的構(gòu)成來劃分：（1）砂礫石灌漿，（2）巖石灌漿； 按照灌漿材料來劃分：（1）水泥灌漿，（2）水泥粘土灌漿，（3）化學(xué)灌漿； 按照使用的壓力來劃分：（1）常壓灌漿，（2）高壓灌漿； 按照灌漿工藝所依據(jù)的理論來劃分：（1）滲入性灌漿，（2）劈裂灌漿，（3）壓密灌漿。3.1.2 灌漿技術(shù)發(fā)展及防滲灌漿原理（1）灌漿理論發(fā)展隨著灌漿實(shí)踐發(fā)展,有關(guān)理論方面的研究也有所提高,由于漿體運(yùn)動(dòng)是隱蔽于地下且復(fù)雜的地質(zhì)條件又難于模擬,因而理論方面的研究相對(duì)滯后,但也取得了一

35、些研究成果。表3-1 部分現(xiàn)階段注漿理論研究成果注漿理論具體內(nèi)容滲透注漿理論滲透注漿是漿液在注漿壓力作用下不破壞巖土體原有結(jié)構(gòu)，僅使得漿液滲入土體孔隙與巖體裂隙內(nèi)部，并將內(nèi)部原本停留的氣體、液體擠壓出去的注漿方法。其擴(kuò)散根據(jù)不同注漿工藝會(huì)相應(yīng)發(fā)展出了球形擴(kuò)散、柱狀擴(kuò)散等擴(kuò)散理論，但這些論文均忽略了重力的影響并將巖土體視為均質(zhì)體，使得理論產(chǎn)生了較大的缺陷。劈裂注漿理論注漿壓力將漿液強(qiáng)行壓入巖土體內(nèi)部，致使了巖土體平面產(chǎn)生劈裂破壞，而后諸如漿液與原有巖土體共同膠結(jié)硬化形成統(tǒng)一整體，達(dá)到對(duì)地層進(jìn)行加固處理的目的。對(duì)于軟弱地層劈裂注漿會(huì)先產(chǎn)生豎向裂隙，而在水平層狀巖體中是產(chǎn)生水平方向裂隙。高壓注漿力學(xué)

36、機(jī)理研究經(jīng)周維垣教授研究得出,高壓注漿作用機(jī)理：高壓注漿時(shí)在不破壞巖體自身結(jié)構(gòu)情況下使?jié){材能更充分對(duì)裂隙進(jìn)行填充，提高巖體整體性；經(jīng)過高壓注漿后，使得巖體裂隙內(nèi)部存在一定程度的側(cè)向應(yīng)力，會(huì)對(duì)提高巖體強(qiáng)度有一定促進(jìn)作用；巖體在經(jīng)過注漿加固處理后，會(huì)使得巖體與漿液接觸部分區(qū)域發(fā)生變化對(duì)整體結(jié)構(gòu)起到一定的支撐作用；注漿前后的孔隙及顆粒排列方式會(huì)發(fā)生極大變化,注前以架空孔隙力應(yīng)主,極易失穩(wěn)，注漿后裂隙被填充，不易發(fā)生破壞。低滲透介質(zhì)主講理論近年來，國內(nèi)部分學(xué)者針對(duì)土體的滲透系數(shù)較低時(shí)（k10-610-8(cm/s)）或巖體裂隙寬度較小（裂隙寬度在0.10.5mm）等兩種不透水地層的灌漿過程提出“吸滲理

37、論”，具體內(nèi)容是用于這類地層加固的化學(xué)漿液和超細(xì)水泥漿液加固過程是靠巖土體與漿液會(huì)產(chǎn)生一定的親和力，同時(shí)漿液自身的潤濕能力也起到了一定作用，而不是靠注漿壓力而產(chǎn)生滲透流動(dòng)。（2） 防滲灌漿理論在覆蓋巖層、溶洞充填物、斷層構(gòu)造帶、泥化夾層等地層中比較發(fā)育的是蜂窩狀孔隙。具有這種孔隙的地層通常都比較松軟，透水性比較好。在注漿時(shí)，漿液通過鉆孔注漿段打開的巖層孔隙進(jìn)入地層，沿著孔隙固有的展布方向逐步向外擴(kuò)散。隨著漿液向外擴(kuò)散距離的增加，漿液擴(kuò)散流動(dòng)的面積和范圍也在逐漸增加；同時(shí)，漿液擴(kuò)散流動(dòng)的速度卻逐漸減小。因此，能夠驅(qū)使“漿液流動(dòng)前鋒”逐步向外擴(kuò)展的壓力也會(huì)逐漸降低。為了使?jié){液能夠繼續(xù)向外流動(dòng)、擴(kuò)散

38、，注漿壓力必須逐漸提高，否則，漿液的擴(kuò)散和流動(dòng)必將會(huì)停下來。如果注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)以后，讓注漿壓力穩(wěn)定住不再升高，即注漿對(duì)“漿液流動(dòng)前鋒”昌盛的實(shí)際壓力Pi，不大于漿液能夠產(chǎn)生流動(dòng)的啟動(dòng)壓力Pq，即PiPq，“漿液前鋒”便停止流動(dòng)、前移、擴(kuò)散，如果漿液停止流動(dòng)、前移、擴(kuò)散的時(shí)間超過漿液的凝固時(shí)間，前鋒位置的漿液變回凝固結(jié)實(shí)。如果注漿過程能夠連續(xù)不斷地進(jìn)行，漿液也會(huì)連續(xù)不斷地進(jìn)行流動(dòng)沉淀，一直沉淀到?jīng)]有空間再沉淀為止。其最終結(jié)果，就是把一定范圍內(nèi)地層的各種孔隙和空間有流動(dòng)沉淀下來的漿液物質(zhì)充填、充滿、固結(jié)，達(dá)到防滲堵水的目的。3.2 裂隙注漿理論3.2.1 裂隙灌漿滲流機(jī)理巖體孔隙或裂隙是漿液

39、流動(dòng)的通道，由于巖體結(jié)構(gòu)的不同，造成漿液流經(jīng)的方式和途徑不同，從而產(chǎn)生不同的注漿效果。因此,對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的研究是整個(gè)注漿理論的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段學(xué)術(shù)界主要存在以下幾種介質(zhì)理論：(1)多孔介質(zhì)理論。該理論認(rèn)為巖體是一種多孔結(jié)構(gòu)，孔隙是流體流經(jīng)巖體的通道，根據(jù)其孔隙分布情況，又可分為各向同性多孔介質(zhì)和各向異性多孔介質(zhì)。(2)擬連續(xù)介質(zhì)理論。該理論認(rèn)為巖體雖受裂隙分割，但通過該理論應(yīng)用等效原理處理后，巖體空間內(nèi)每一點(diǎn)上巖石和裂隙都保持連續(xù)。因此，在巖體內(nèi)每一點(diǎn)上都同時(shí)存在巖石介質(zhì)和孔隙介質(zhì)，漿液就是通過這些孔隙在巖體內(nèi)流動(dòng)的。(3)裂隙介質(zhì)理論。該理論認(rèn)為巖體是受裂隙分割的不連續(xù)體，漿液在巖體內(nèi)通過裂隙網(wǎng)絡(luò)

40、流動(dòng)。(4)孔隙和裂隙雙重介質(zhì)理論。該理論認(rèn)為巖體由孔隙性差而透水性強(qiáng)的裂隙系統(tǒng)和孔隙性好而透水性弱的巖塊系統(tǒng)組成,漿液在該種介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)，既可在裂隙中流動(dòng)，又可在巖塊中流動(dòng)，并在兩者之間發(fā)生強(qiáng)烈的質(zhì)量交換。近幾十年來,國內(nèi)外許多學(xué)者根據(jù)流變學(xué)和地下水動(dòng)力學(xué)原理對(duì)滲透注漿法進(jìn)行了理論研究，發(fā)展了一些滲透注漿理論,如馬格理論(球形擴(kuò)散理論)、柱形擴(kuò)散理論、袖套管法理論等。但總體來說，與注漿材料、注漿工藝、注漿設(shè)備的快速發(fā)展鮮明對(duì)比的是注漿理論的研究，特別是巖體滲透注漿理論的研究相對(duì)還比較落后，進(jìn)展緩慢。各滲透注漿理論一般均假設(shè)：漿液按牛頓流體或賓漢流體考慮,在裂隙中呈圓盤狀擴(kuò)散，;裂隙為二維光滑

41、裂隙，開度不變;忽略固液藕合的影響。并且多數(shù)學(xué)者的研究只對(duì)某些因素對(duì)漿液運(yùn)動(dòng)的影響作出評(píng)價(jià)。下面對(duì)已有的一些有代表性裂隙巖體注漿擴(kuò)散的研究成果進(jìn)行分析總結(jié)，并對(duì)其中的問題加以評(píng)述。Baker(1974)針對(duì)牛頓流體在裂隙內(nèi)的輻射流動(dòng)，采用平直、光滑、等開度的平行板裂隙模型，并假定注漿壓力P0和流量Q，恒定不變，導(dǎo)出了如下層流關(guān)系式：式中:P0一在半徑為r0的鉆孔內(nèi)的壓力；P在距離為：處的壓力；Q漿液的體積流量；漿液的動(dòng)力粘度；漿液的密度；b裂隙開度；r漿液的擴(kuò)散半徑；r0鉆孔半徑。公式第一項(xiàng)為摩擦造成的壓力損失；第二項(xiàng)是輻射流中動(dòng)能改變而造成的壓力損失,常被忽略不計(jì)。公式在推導(dǎo)過程中同時(shí)假定注

42、漿壓力P0和流量Q恒定不變的條件是不成立的，因在注漿裂隙入口處的壓力不變的情況下，隨著漿液在裂隙內(nèi)擴(kuò)散距離r的不斷增大，處的壓力梯度不斷減小,漿液的粘度也在不斷變化，隨著時(shí)間的不斷延長和擴(kuò)散距離的不斷加大，漿液流量是不斷減小的。劉嘉材教授研究了二維光滑裂隙中牛頓流體的流動(dòng)規(guī)律，根據(jù)牛頓摩阻力定律，推導(dǎo)出了擴(kuò)散半徑與注漿時(shí)間的表達(dá)式：上兩式中：R漿液擴(kuò)散半徑；P注漿孔內(nèi)壓力；P0裂隙內(nèi)靜水壓力；T注漿時(shí)間；b裂隙寬度；r0注漿孔半徑；漿液初始粘度。公式可用來計(jì)算漿液的擴(kuò)散半徑和注漿時(shí)間，也可根據(jù)擴(kuò)散半徑去求所需的注漿壓力。在公式推導(dǎo)的過程中，將注漿流量Q用含有最大擴(kuò)散半徑R的式子去簡(jiǎn)化表達(dá)式，把

43、Q做為一個(gè)常數(shù),而實(shí)際上漿液流量是隨注漿時(shí)間的變化而變化的，不應(yīng)該是常數(shù)，同時(shí)該公式的推導(dǎo)沒有考慮裂隙粗糙度的影響，對(duì)地下水阻力的影響考慮也不夠，難以用來正確地計(jì)算漿液的滲透距離和評(píng)價(jià)裂隙的可注性。分析3個(gè)公式還可以得出如下推論，即只要壓力幾不為O,則漿液的運(yùn)動(dòng)永遠(yuǎn)不會(huì)停止，注漿過程可以無限制地延續(xù)下去。這一推論也顯然與實(shí)際情況不符,說明這些公式中還存在著嚴(yán)重缺陷。此外，上述公式在推導(dǎo)漿液在裂隙內(nèi)的運(yùn)動(dòng)公式時(shí)，所采用的平直、光滑的平行板裂隙模型與天然裂隙差別太大，將理論公式應(yīng)用于天然裂隙時(shí)，計(jì)算結(jié)果誤差較大。由于上述公式應(yīng)用于天然裂隙時(shí)誤差較大，后來國內(nèi)外學(xué)者研究裂隙巖體注漿時(shí)對(duì)一些不合理的假

44、設(shè)條件進(jìn)行了改正。張良輝考慮粗糙度和地下水粘性阻力的影響推導(dǎo)了牛頓流體注漿時(shí)間與擴(kuò)散半徑關(guān)系的公式：式中：t注漿時(shí)間；b裂隙開度；Kg粗糙度系數(shù)；g重力加速度；h0注漿孔孔底壓頭；he地下水靜水壓頭；V0漿液的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)；V水的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)；r0注漿孔半徑；r漿液在任意時(shí)刻的擴(kuò)散半徑；re一地下水的影響半徑。上式考慮了粗糙度和地下水的影響半徑，更接近于實(shí)際情況，但上式只考慮了水平裂隙，不具有代表性，未考慮漿液的粘度時(shí)變性，只考慮了牛頓流體，且裂隙隙寬的取值也不明確。石達(dá)民等人對(duì)時(shí)變性牛頓流體進(jìn)行過試驗(yàn)研究,推導(dǎo)了將漿液作為一維層流時(shí)壓力的變化規(guī)律：式中：P1、P0分別為注漿孔內(nèi)及漿液鋒面處的

45、壓力；Lmax為漿液最大擴(kuò)散距離；u(t)、u(0)分別為注漿后t時(shí)刻和注漿開始時(shí)漿液的粘度。公式表達(dá)出了漿液運(yùn)動(dòng)過程中的一項(xiàng)基本規(guī)律，即漿液粘度隨時(shí)間的延續(xù)不斷加大，注漿壓力衰減的速率不斷增加。但該公式不能用于評(píng)價(jià)漿液的擴(kuò)散半徑隨時(shí)間的變化情況。阮文軍考慮漿液粘度時(shí)變性推導(dǎo)了牛頓流體和賓漢流體的注漿擴(kuò)散模型，在推導(dǎo)賓漢流體時(shí)考慮了流核的存在,在漿液的影響參數(shù)方面考慮的比較全面，對(duì)被注介質(zhì)考慮的不多，公式中引用了鄭長成的等效水力開度，未考慮地下水的影響半徑，因此計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果仍有一定的誤差。鄭玉輝考慮地下水影響半徑、頻率水力隙寬、粘度時(shí)變性、裂隙的傾角和方位角、流核等諸多影響因素，建立了牛

46、頓流體和賓漢流體的注漿擴(kuò)散模型，并對(duì)數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模擬，便于工程實(shí)際中的應(yīng)用。鄭玉輝所建立注漿擴(kuò)散模型考慮的因素較全面,尤其是對(duì)注漿擴(kuò)散影響較大而又復(fù)雜的地質(zhì)因素，明確了裂隙隙寬的取值，且模型中涉及的各項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)和漿液性能參數(shù)能夠準(zhǔn)確測(cè)試。但由于地質(zhì)條件復(fù)雜多變，如裂隙的充填程度、連通程度、彎曲程度等，各種漿液的性能存在不同的差異，漿液在地層內(nèi)部的物理化學(xué)變化和漿液與周圍環(huán)境的相互作用，因此其推導(dǎo)的公式在一定程度上仍是對(duì)注漿擴(kuò)散理論的初步總結(jié)。從以上的分析和總結(jié)中可以看出,目前裂隙巖體滲透注漿理論都有著各自的假設(shè)條件和適用范圍，具有一定的局限性。其中共同點(diǎn)是大部分公式都存在著裂隙隙寬的取

47、值不明確，雖然鄭長成提出了等效水力開度的概念，但等效水力開度在實(shí)際應(yīng)用中不具有實(shí)用價(jià)值，而裂隙隙寬是注漿理論中被注介質(zhì)的一個(gè)很重要的參數(shù)，它的取值直接影響著計(jì)算結(jié)果的正確性；有些公式雖然考慮了地下水和漿液粘度時(shí)變性的影響，但還不夠全面，而這些問題影響著注漿擴(kuò)散理論的正確性。根據(jù)上述分析可知，現(xiàn)階段國內(nèi)外學(xué)者已推導(dǎo)出來的裂隙巖體注漿擴(kuò)散公式都或多或少的還存在著一些問題，因此在后續(xù)的裂隙巖體注漿擴(kuò)散公式推導(dǎo)的過程中需要考慮的因素應(yīng)更全面一些，假設(shè)的條件應(yīng)更合理些，以便使推導(dǎo)出的理論公式能更接近于實(shí)際，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)注漿施工。3.2.2 裂隙巖體復(fù)合防滲堵水漿液在巖體裂隙中的流動(dòng)機(jī)理對(duì)于水泥漿液來說,在靜

48、止?fàn)顟B(tài)和層流狀態(tài),水泥沉淀速度最快，過渡態(tài)次之，紊流最慢。一般在鉆孔附近呈紊流，遠(yuǎn)離鉆孔為層流。因此水泥漿一般在層流段沉積。另外，影響水泥沉淀速度的因素還有水泥比重、顆粒大小、水泥漿的濃度和外加劑。漿液在管道中輸送和在大裂隙中流速較高時(shí)多表現(xiàn)為紊流，而在細(xì)裂隙中多表現(xiàn)為層流。漿液性能如析水沉淀特性經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)相比水泥漿液已有很大的改善。由于漿液注入裂隙巖體后主要是起防滲堵水作用，因此漿液需注入的裂隙主要是一些細(xì)小裂隙，在裂隙中其流態(tài)主要呈層流狀態(tài)。注漿時(shí)漿液自孔壁縫口進(jìn)入裂隙巖體后，越向外流,控制漿液的斷面積愈來愈大，漿液的流速與距孔中心的距離成反比。對(duì)于一個(gè)可注入復(fù)合防滲堵水漿液的巖縫來說，漿

49、液顆粒在巖縫中開始沉積的地點(diǎn)離孔壁距離的大小，將隨著注漿時(shí)所用的注漿壓力和漿液稠度、巖縫的寬度不同而有所不同。壓力越大，漿液越稀，巖縫越寬，開始沉積的地點(diǎn)距鉆孔越遠(yuǎn)。從沉積點(diǎn)開始，漿液顆粒將陸續(xù)地從漿液中被分離出來，在巖縫中形成一個(gè)不斷加厚的“脊背”，逐漸的縮小巖縫地寬度。當(dāng)巖縫寬度縮小到一定程度以后，不是出現(xiàn)吃漿率的減小，就是出現(xiàn)壓力自動(dòng)升高等現(xiàn)象；若保持壓力不變，進(jìn)漿率就減少。進(jìn)漿率的減小，使得漿液在每一點(diǎn)上的流動(dòng)速度也跟著減小，從而在靠近鉆孔的方向又形成新的“脊背”，直到巖縫基本填滿為止(見圖3-1)。對(duì)于不同寬度的巖縫，當(dāng)采用同一濃度的復(fù)合防滲堵水漿液時(shí)，漿液能充填的范圍和所需的時(shí)間是

50、不一樣的(見圖3-2)。寬裂隙充填的距離較遠(yuǎn)，時(shí)間較長；而窄裂隙充填的范圍，時(shí)間很短，因此在實(shí)際注漿過程中，有時(shí)遇到吃漿量很大，長時(shí)間不見減小的情況時(shí)，可采取粘時(shí)變漿液的措施進(jìn)行注漿。漿液隨時(shí)間變濃，意味著粘度和流動(dòng)阻力的增大，在保證小裂隙被填充的情況下，封堵大裂隙。若采用變濃度，每變濃一級(jí)漿液，就要出現(xiàn)一個(gè)更靠近孔壁的沉積點(diǎn)和一個(gè)新的脊背形成。過快變濃漿液，有可能造成巖縫突然堵塞，前后“脊背”互不銜接，使巖縫得不到充分充填(見圖3-3)，因此在漿液注入過程中應(yīng)根據(jù)具體的情況具體處理。圖3-1 注裝充填過程示意圖圖3-2 不同寬度裂縫充填范圍示意圖(a) 采用同一級(jí)稀漿液的充填情況；(b)采用

51、由稀變稠,變換得當(dāng)?shù)某涮钋闆r；(C)采用由稀變稠,變換不得當(dāng)?shù)某涮钋闆r圖3-3 變濃漿液對(duì)充填情況的影響示意圖3.3 影響灌漿效果因素注漿效果是指漿液在巖(土)層中的實(shí)際分布狀態(tài)與設(shè)計(jì)預(yù)定注入范圍的吻合程度，注漿后復(fù)合工程地質(zhì)參數(shù)如抗剪強(qiáng)度、密度、承載力、滲透系數(shù)等的提高狀況以及工程耐久性。根據(jù)查閱相關(guān)資料及筆者本身的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，筆者認(rèn)為在注漿過程中不管應(yīng)用哪種注漿材料對(duì)裂隙巖體進(jìn)行防滲堵水，注漿能否達(dá)到預(yù)期的效果，其影響因素有很多，但其中最主要的影響因素是注漿材料本身的性質(zhì)、裂隙巖體的工程力學(xué)性質(zhì)、注漿設(shè)計(jì)參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)注漿工藝等。3.3.1 注漿材料性質(zhì)對(duì)裂隙巖體防滲堵水注漿效果的影響（1）注槳

52、材料顆粒粒徑的影響注漿漿液在注漿壓力的作用下注入巖石原有的孔隙和縫隙之中，對(duì)巖石的裂隙和孔隙進(jìn)行充填。很明顯，在其它因素相同的情況下，巖石被漿液注入充填的效果同漿液中物質(zhì)顆粒的大小緊密相關(guān)。顆粒越細(xì)，能夠注入的巖石孔隙就越小，巖石注漿的效果就越好；反之，顆粒越大，能夠注入的巖石孔隙也相應(yīng)增大，巖石的注漿效果就越差。不管是賓漢流體，還是牛頓流體等其他流體，只有漿液當(dāng)注漿材料的顆粒直徑小于巖體中裂隙尺寸時(shí)，漿液才能順利的進(jìn)入裂隙，起到充填和粘結(jié)的作用。一般是注漿材料的顆粒的直徑越小，容許滲入的裂隙就越小，滲透距離就越遠(yuǎn)。呈賓漢流體的穩(wěn)定漿液在高壓作用下，首先對(duì)裂隙巖體中的軟弱夾層或節(jié)理裂隙產(chǎn)生“張

53、裂啟縫”和“楔入”作用。國內(nèi)學(xué)者所作的一些注漿試驗(yàn)后的鉆井檢查證明，初始張裂發(fā)生在固有節(jié)理面和或軟弱夾層面上。在注漿段孔壁上的軟弱夾層或節(jié)理裂隙出露點(diǎn)，易于形成張裂啟縫的應(yīng)力集中，從而使裂紋尖端塑化失穩(wěn)而張開,使?jié){液滲入裂隙。在注漿孔段上，當(dāng)注漿漿液中的顆粒粒徑小于裂隙的寬度，滲入擴(kuò)散比較容易；當(dāng)注漿漿液中的顆粒粒徑大于裂隙的寬度，在注漿壓力的作用下，必然產(chǎn)生“壓濾作用”，使?jié){液泌水。分泌的水首先進(jìn)入細(xì)微裂隙，近似于牛頓流體的分泌水不同于未分泌的穩(wěn)定漿液，壓力傳遞服從流體的力學(xué)規(guī)律，傳遞壓力遠(yuǎn)大于既有粘滯力又有內(nèi)聚力的賓漢流體，產(chǎn)生張裂啟縫，使含有大顆粒的穩(wěn)定漿液也能隨之滲入。（2）注漿槳液穩(wěn)

54、定性的影響注漿漿液的穩(wěn)定性是指漿液在其流動(dòng)速度減慢及完全靜止以后其均勻性變化的快慢。它是攪拌好的漿液在停止攪拌和流動(dòng)后，其繼續(xù)保持原有分散度和流動(dòng)的時(shí)間。維持的時(shí)間越長，穩(wěn)定性越好；時(shí)間越短，穩(wěn)定性越差。（3）注槳漿液粘度的影響注漿漿液粘度是量度漿液粘滯性大小的物理量，它表示漿液在流動(dòng)時(shí)由于相鄰之間流動(dòng)速度不同而發(fā)生的內(nèi)摩擦力的一種指標(biāo)。按照美國土木土程學(xué)會(huì)(ASCE)灌漿委員會(huì)的定義，粘度為液體的內(nèi)部強(qiáng)度，它使流體能抵抗流動(dòng)，可以確定兩種類型的粘度，即塑性粘度和表觀粘度，后一個(gè)粘度是我們?cè)谡扯仍囼?yàn)中所采用的。漿液粘度的大小直接影響漿液在地層中的流動(dòng)速度和擴(kuò)散半徑，同時(shí)也決定著漿液的壓力、流量

55、等參數(shù)的確定,從而影響到注漿效果。粘度小，則擴(kuò)散半徑大。漿液的可注性很大程度上也取決于粘度的大小(在裂隙寬度大于0.1mm的條件下)，漿液的可注性是針對(duì)水泥漿等粒狀漿液而言的。粘度大漿液的可注性差，粘度小則漿液的可注性好。漿液的粘度還決定著漿液的流動(dòng)性，粘度大，流動(dòng)性差，粘度小，流動(dòng)性好。漿液擴(kuò)散時(shí)強(qiáng)調(diào)漿液流動(dòng)性維持能力，漿液流動(dòng)性及流動(dòng)性維持能力強(qiáng)，利于漿液在地層中擴(kuò)散,漿液流動(dòng)性及流動(dòng)性維持能力差，則不利于漿液在地層中擴(kuò)散。由于注漿過程需要一定的時(shí)間，所以選擇漿材和漿液需注意漿液流動(dòng)性維持能力。若流動(dòng)性的維持能力差，粘度增加，則導(dǎo)致注漿時(shí)間延長。同時(shí)，當(dāng)漿液擴(kuò)散到預(yù)定的位置時(shí)，又希望漿液失

56、去流動(dòng)性的速度也要快，這樣不致使?jié){液擴(kuò)散到無用的地方，造成大量的浪費(fèi)，也避免地下水對(duì)漿液的沖蝕，因此理想的漿液應(yīng)當(dāng)是漿液的初始粘度低，在注漿的過程中漿液的流動(dòng)性維持能力高，即保持漿液粘度不變，一旦漿液達(dá)到指定的位置，漿液粘度能夠迅速升高，失去流動(dòng)性，直至很快凝固。這種漿液既有利于擴(kuò)散，又能很好地控制注漿效果。（4）注漿漿液凝膠時(shí)間和凝結(jié)時(shí)間的影響凝膠時(shí)間，是指漿液參加反應(yīng)的全部成分從混合時(shí)起,直至凝膠發(fā)生，漿液不再流動(dòng)為止的一段時(shí)間?；瘜W(xué)漿液的凝膠時(shí)間可以用凝膠時(shí)間測(cè)定儀測(cè)定，凝結(jié)時(shí)間可細(xì)分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間一從漿液加水拌合起，至漿液開始失去塑性所需的時(shí)間；終凝時(shí)間一從漿液加水拌合起，至漿液完全失去塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。水泥漿液的凝結(jié)時(shí)間可用凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀測(cè)定。注漿過程中,當(dāng)希望漿液或滲透半徑(或距離)較遠(yuǎn)時(shí)，要求漿