目前,注浆抬升技术已在工程实践中得到广泛应用。然而理论研究和实践都表明,传统注浆地层抬升明显,房屋基础抬升过程不稳定,存在波动式沉降,为了使建筑结构获得稳定、均匀抬升,本文考虑从注浆材料上着手,对建筑结构抬升进行研究。针对传统水泥灌浆材料的缺陷,本文制备了一种复合型浆液——膨胀性水泥浆液,即在水泥浆液中加入黏土、水玻璃和膨胀剂,进行了膨胀性水泥浆液膨胀性能的试验研究,利用有限差分软件研究了膨胀水泥浆体的膨胀机理和抬升效应。主要研究内容与成果如下:1)膨胀水泥浆各组分相互作用机理分析。通过水泥浆水化和凝结硬化机理,分析了水泥石体积收缩的原因,通过膨胀剂、黏土和水玻璃和水泥的作用机理,探讨了膨胀水泥浆凝结硬化过程中的结晶规律和体积变形规律。2)膨胀性水泥浆体膨胀性能的试验研究。采用正交试验分析不同水胶比、膨胀剂掺量、黏土掺量、水玻璃掺量等因素对浆体膨胀率、膨胀应力等性质的影响,确定最优配比。试验结果表明:限制膨胀率先增大后减小,随着龄期的增长逐渐趋于稳定。在7天达到最大并在28天稳定。不同配比膨胀水泥浆体的限制膨胀率大小一般遵循3#>2#>4#>5#>1#>8#>9#>6#>7#,说明水胶比对限制膨胀率的影响最大,且随着水胶比增大,限制膨胀率逐渐减小。通过极差分析和方差分析,我们可以看到影响限制膨胀率的四个因素的敏感性排序为水胶比>膨胀剂掺量>水玻璃掺量>黏土掺量。最优配合比为A1B2C2D3,水胶比0.6,黏土掺量为10%,水玻璃掺量为2%,膨胀剂掺量为12%。3)膨胀性水泥浆体膨胀数学模型的建立。根据正交试验结果,首先得出限制膨胀率与水胶比、黏土掺量、水玻璃掺量和膨胀剂掺量之间的相关关系,再通过回归分析,得出限制膨胀率与各因素之间的回归方程和单因素拟合曲线;同时,利用Matlab软件进行回归分析,建立了回归模型,确定了水胶比、黏土掺量、水玻璃掺量和膨胀剂掺量等四个参数对限制膨胀率的影响。4)膨胀性水泥浆体膨胀数值模型的建立。选择最优配比下的膨胀性水泥浆体的膨胀位移,计算出预设的位移所对应的给定步数的速率,通过对浆泡的外节点施加径向速度模拟膨胀过程,为进行膨胀性水泥土抬升演化数值模拟提供有力的保障。基于随机介质理论,建立了单孔注浆抬升模型,对浆泡施加均匀的径向应力,模拟不同注浆压力下膨胀水泥浆单孔注浆抬升过程,为指导工程施工提供可靠的保证和参考。5)膨胀性水泥土抬升过程数值模拟。结合理论、试验和膨胀性水泥浆体膨胀模型的分析成果,构建土体抬升模型,对不同配合比水泥土和不同上覆荷载条件下的土体抬升机理进行数值模拟分析。综合分析表明:试验编号3#的水泥土抬升位移达到最大值,表明试验编号3#所对应的配合比为最优配合比;上覆荷载与抬升位移之间存在显著的负相关关系,随着上覆荷载的增大,抬升位移逐渐减小,当上覆荷载达到0.5MPa时,抬升位移减小到0。