【摘 要】
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隧道及地下空间工程施工中经常遇到富水砂层这种治理困难的地层,对该种不良地层的治理中,渗透注浆是对其进行堵水防渗治理的重要方法之一。与传统的注浆材料相比,新型的渗透型高聚物在扩散过程中具有双组份反应并快速固结的特点,适用于在富水砂层中渗透注浆。然而,由于其扩散过程中快速固结的特点,使得其在富水砂层的扩散规律更为复杂。为研究该种浆液在富水砂层中的扩散规律、堵水防渗及加固效果,选取了水头压力、注浆压力、
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隧道及地下空间工程施工中经常遇到富水砂层这种治理困难的地层,对该种不良地层的治理中,渗透注浆是对其进行堵水防渗治理的重要方法之一。与传统的注浆材料相比,新型的渗透型高聚物在扩散过程中具有双组份反应并快速固结的特点,适用于在富水砂层中渗透注浆。然而,由于其扩散过程中快速固结的特点,使得其在富水砂层的扩散规律更为复杂。为研究该种浆液在富水砂层中的扩散规律、堵水防渗及加固效果,选取了水头压力、注浆压力、砂层粒径和黏性土含量4个因素作为影响注浆效果的主要因素,制作了一套具备可观察浆液扩散距离、监测孔隙水压力变化和测量堵水率等功能的富水砂层模型试验装置,开展了渗透型高聚物在富水砂层注浆的正交试验,分析出影响该种浆液在富水砂层堵水扩散和防渗加固效果的主控因素及各单因素对注浆效果的影响特征。同时,对模型试验注浆过程进行了数值模拟,分析了注浆过程中的浆-水两相渗流压力场、速度场和浆液扩散的变化过程,并与试验实测浆液扩散距离进行对比验证。最后,对渗透型高聚物在富水砂层注浆的防渗加固效果建立了BP神经网络预测模型,依托富水砂层治理工程开展了现场试验,检测了注浆效果,并验证了预测模型。主要结论如下:（1）浆液在砂层中顺水段扩散距离在18.5～36.5 cm之间,逆水段在13～18.5cm之间,逆水段扩散受动水冲挡明显小于顺水段;注浆压力和水头压力分别是影响浆液在顺水段和逆水段扩散的主控因素,拟合出浆液在顺水段和逆水段扩散距离与4种影响因素的函数关系。（2）数值模拟得出,注浆前动水的渗流压力从进水口向出水口均匀递减;注浆时,浆-水两相渗流压力随浆液扩散从注浆孔向出水边界逐渐传递,逆水段受动水冲挡,变化幅度不大;顺水段渗流速度受动水影响明显大于逆水段,扩散距离的模拟结果与实测结果相差很小。（3）试验测得堵水率均超过90%,固结体1d渗透系数由10-2～10-4cm/s降到了10-7cm/s数量级;注浆压力是影响注浆堵水效果和固结体防渗性能的主控因素。（4）试验测得固结体强度在5.1～24.8 MPa之间,变形模量在25.5～413.3MPa之间,水头压力是影响固结体强度和变形模量的主控因素;微观分析得出,浆液对砂颗粒粘结能力较强,能充分填充砂粒之间的孔隙,浆液依靠自身凝固后强度,对砂层的力学强度和抵抗变形能力有一定的提升。（5）建立的注浆防渗加固效果BP神经网络预测模型的相对误差在20%左右;参考模型试验结论进行现场试验,检测出堵水、防渗和加固效果均达到预期要求。
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