21世纪以来,我国经济建设高速发展,地基基础处理工程建设规模日益增大。但我国幅员辽阔,工程水文地质复杂,因而在电站、矿井、公路和铁路等部分重大工程建设中普遍涉及穿越富水孔隙地层。富水孔隙地层地质结构松散不均匀,常含有大孔隙、动静水和充填体等地质特性(如:中粗砂、砂卵砾石、断层节理裂隙发育、岩溶发育等地层)。针对来水压力大、受力不协调、胶结性差等特点的富水孔隙地层,常采用注浆法来进行充填防渗加固处理,以期改进岩土体物理力学和渗透性能。根据大量工程实践经验可知,当前注浆工艺和材料选择较单一,注浆效果一般;并且由于注浆工程具有一定的隐蔽性,导致注浆理论对工程指导性不强。因此,需开展对富水孔隙地层注浆技术进一步研究。本文根据富水孔隙地层工程水文地质特性,研究分析富水孔隙地层现有注浆工艺和注浆材料,以及适宜的注浆后帷幕形成理论;同时研制两种适于富水孔隙地层防渗加固的新型可控注浆材料,对材料的各项性能及影响因素展开一系列研究;并通过两个注浆充填防渗加固工程现场运用,分析新型注浆材料在工程及经济上的可行性。主要有以下成果:(1)结合近年来我国关于富水孔隙地层工程地质灾害及注浆施工案例,分析了富水孔隙地层常见不良地质水文特性和常用注浆工艺、材料及理论。针对富水孔地层防渗加固工程实例,对现有注浆工艺、材料及理论进行归纳总结,提出适宜的注浆设计方案,并分析注浆后帷幕形成机理。(2)采用水泥、砂、粘土、固化剂四种原材料,通过长周期大样本室内正交设计试验,研制两种适于富水孔隙地层充填防渗加固新型可控注浆材料,分别是水泥砂膏浆和粘土水泥砂膏浆。在不同掺砂量、不同固化剂掺量条件下,对新型注浆材料稳定性、可控性、抗水流冲释性能、结石体性能进行一系列室内试验,研究分析材料性能变化规律。(3)在复合浆液中添加不同掺砂量及固化剂掺量,探讨新型注浆材料的主要成分及龄期对浆材各项性能影响显著相关性。获得两种新型可控注浆材料具有最佳使用性能时的最优配合比,实现浆材及胶结体性能可控可调,为工程实践提供可靠指导。(4)在两个富水孔隙地层注浆充填防渗加固工程现场成功运用,并结合后期注浆加固效果检查,论证新型注浆材料在工程技术、治理效果及经济效益上的可行性。