注浆是一门广泛应用的地质改良方法,它具有加固地层、防渗漏等工程应用,砂土注浆本质是粘性流体在多孔固体颗粒介质中的运动、扩散及凝固的过程,该过程涉及到流-固耦合、土体大变形、非连续性以及浆液复杂物理化学性质等特征。因此,砂土注浆的宏-细观流-固耦合作用机理尚未明确。随着现代计算机技术和计算方法的快速发展,利用数值模拟方法从宏细观尺寸研究砂土注浆机理成为可能。为了深入探究砂土注浆机理,本文创新性的利用计算流体力学-离散元耦合方法（CFD-DEM）,以DEM模拟砂土颗粒骨架,CFD模拟浆液,该耦合方法在处理多相复杂流体与固体颗粒耦合上有着天然优势,考虑了浆液与土颗粒相互作用,通过流体体积法（VOF）确定浆液-空气接触面,再现了注浆过程中浆液在土颗粒间隙中填充、扩散过程。本文利用该方法首先对单颗粒沉降、圆管砂土渗流进行了模拟,然后结合室内试验提供相关参数,对三维砂土注浆进行了模拟,重点分析了注浆过程中浆液扩散形态、注浆压力时空变化以及砂土孔隙率变化和砂土层颗粒空间接触力分布等物理力学规律,为阐明砂土注浆机理及宏-细观特性提供理论支撑,以期为工程提供借鉴意义。本论文主要的研究内容和结果如下:（1）通过单个圆球形颗粒落水经典案例,建立了气-液-固耦合模型,然后将颗粒沉降速度与经典数值解进行了比较,最终计算模拟结果和数值解基本一致,对模型的适用性和精度进行了验证。（2）模拟了圆管砂土渗流案例,通过在边界施加压力梯度差dp/dl来模拟达西渗流边界条件,得到不同压力梯度下圆管截面平均水流速曲线图。结果表明,在水力梯度较小时,截面速度与压力梯度呈明显的正比例关系,且该线性相关度达到98%以上;当压力梯度达到某一数值时,压力梯度和圆管截面平均流速呈非线性,这与达西定律基本吻合。这从侧面说明了本文所建的砂土多孔介质模型的有效性,为下文精细化砂土注浆奠定了基础。（3）开展水泥浆液流变试验,分析了水灰比对浆液物理力学特性的影响;开展了砂土筛分试验等物理试验,为后文注浆模拟和室内注浆试验提供了参数指导。（4）在前面基础上,开展砂土注浆数值模拟试验和室内模型注浆试验,首先就砂土注浆过程中浆液扩散形态进行数值模拟与室内试验对比,结果表明数值模拟与室内模型比较吻合,并在此基础上,通过数值模拟重点分析了注浆速度、浆液特性、土层孔隙率等因素对浆液扩散形态、注浆压力时空变化、浆液扩散压力径向衰减规律的影响;另外,从细观角度上分析了注浆前后土层孔隙率变化规律、力链接触分布空间特征,为阐明砂土注浆机理及宏-细观特性提供理论支撑。