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砂砾地层内部构造的复杂性和多变性,给注浆理论研究带来了很大的困难。现有的砂砾层渗透注浆理论均建立在各自理想的假设条件下,与工程实际相差甚大。本文从浆液的流变性能和砂砾地层的特征出发,对砂砾层渗透注浆的可注性及其浆液扩散规律进行分析研究。
根据渗流基本规律,结合浆液的流变规律,研究宾汉流体和时变性流体在砂砾地层中的渗透规律,推导浆液渗流扩散的计算公式。
分析了衡量砂砾地层渗透性的指标及其适用性,砂砾地层可注性与其级配及细粒(粒径<0.1mm)含量密切相关。在粗颗粒含量较少时,细粒含量越少地层渗透系数就越小;在粗颗粒含量逐渐增加形成骨架后,细粒含量越多渗透系数越小。
用分形理论研究砂砾石颗粒组成分形特征,构造砂砾石的分形理论模型,推导建立砂砾石颗粒分维的质量统计方法。室内筛分实验结果显示,某砂砾地层颗粒粒径分布符合分形分布,分形维数在2.3至2.6之间变化,分布模型相关性系数接近或大于0.9。
根据工程特点,自制室内模拟注浆实验装置。通过模拟注浆实验,分析某砂砾地层的可注性并得到相关注浆参数。根据模拟注浆实验结果,运用相似理论进行相似变化计算,获得某砂砾地层现场注浆的工艺参数(注浆压力为0.2MPa时,浆液扩散半径为0.70m),该参数可用于指导现场注浆工程设计与施工。