注漿是一門實踐性極強的工程技術,但是對于注漿理論的研究仍然非常重要。以較為合理、完善的理論指導注漿工程將會起到事半功倍的作用。當然,用純理論的方法描述漿液的壓注過程及裂隙或孔隙中漿液的流動規(guī)律還與實際存在一定差異,這是因為注漿效果的好壞與諸多因素有關,如注漿材料滲透性的好壞、巖土的孔隙率及孔隙大小、注漿施工方法、巖土的非均質性、地下水的流動、注漿材料的時間特性等,但是,隨著注漿理論和設計方法研究工作的進一步深入,終將取得滿意的成果。

注漿理論是借助于流體力學和固體力學的理論發(fā)展而來的,對漿液的單一流動形式進行分析,建立壓力、流量、擴散半徑、注漿時間之間的關系。實際上,漿液在地層中往往以多種形式運動,而且這些運動形式隨著地層的變化、漿液的性質和壓力變化而相互轉化或并存。例如,在滲透注漿過程中存在劈裂現(xiàn)象,在劈裂注漿過程中存在滲透流動,在壓密注漿過程中存在劈裂或滲透流動。盡管漿液在地層中運動形式很復雜,但它在一定條件下總是以某種流動形式為主。正確地運用注漿理論,將其以所要求的運動形式為主在地層中流動,達到注漿的目的。如在非均質地層內注漿,先用黏度高的懸濁型漿液向地層內大孔洞、裂隙或土層中的松軟地帶注漿,提高地層的均質性,然后再滲透注漿。

注漿理論的研究對象主要是漿液在巖土體中流動時所完成的兩個過程,即物理化學過程和流體力學過程。物理化學過程包括注漿材料的凝結和硬化機理、漿液的流變特性等;流體力學過程包括漿液沿注漿管道及地下孔隙、裂隙或孔洞流動的擴散規(guī)律。
注漿理論以往研究成果主要可以歸納為以下四類:

在注漿壓力作用下,漿液克服各種阻力而滲入孔隙或裂隙,壓力越大,吸漿量及漿液擴散距離越大。這種理論假定,在注漿過程中地層結構不受擾動和破壞,所用的注漿壓力相對較小。

通過鉆孔向土層中壓入濃漿,隨著土體的壓密和漿液的擠入,將在壓漿點周圍形成燈泡狀空間,并因漿液的擠壓作用而產生輻射狀上抬力,從而引起底層局部隆起,許多工程利用這一原理糾正了地面建筑物的不均勻沉降。

在注漿壓力作用下,漿液克服地層的初始應力和抗拉強度,引起巖石或土體結構的破壞和擾動,使地層中原有的孔隙或裂隙擴張,或形成新的裂縫或孔隙,從而使低透水性地層的可注性和漿液的擴散距離增大。這種注漿法所用的注漿壓力相對較高。

當在黏性土中插入金屬電極并通以電流后,就在土中引起電滲、電泳和離子交換等作用,促使在通電區(qū)域中的含水量顯著降低,從而在土內形成滲漿“通道”。若在通電的同時向土中注入硅酸鹽漿液,就能在“通道”上形成硅膠,并與土粒膠結成具有一定力學強度的加固體。
對滲透注漿而言,漿材的顆粒尺寸至少要小于土的孔隙尺寸,才能實現(xiàn)滲透注漿,也就是說,滿足漿材對地層的可注性條件是進行滲透注漿的前提。
滲透注漿與劈裂注漿的理論基礎雖然不同,但兩者都是要把類似的漿液注入地基內的天然孔隙或人造裂隙,并力求在較小的注漿壓力下達到較大的擴散距離,因而漿液流變性的好壞對上述注漿理論都有重要影響。
聲明:根據(jù)劉文永、王新剛、馮春喜、劉洪波主編的《注漿材料與施工工藝》摘編,版權歸原作者所有。