非均質(zhì)軟弱圍巖隧道注漿加固圈分布特性

摘要：基于隨機(jī)分布理論和流-固耦合理論,考慮注漿過程中圍巖物性參數(shù)的動態(tài)變化和漿液黏度時變性,推導(dǎo)了流-固耦合作用下非均質(zhì)軟弱圍巖的漿液擴(kuò)散方程,并運用多場耦合軟件COMSOL Multiphysics建立了小導(dǎo)管注漿漿液在非均質(zhì)軟弱圍巖中的擴(kuò)散模型,系統(tǒng)研究了注漿參數(shù)與小導(dǎo)管布設(shè)等對漿液擴(kuò)散與注漿加固圈形成的影響。研究結(jié)果表明:漿液在非均質(zhì)軟弱圍巖內(nèi)以類橢圓形向四周擴(kuò)散,擴(kuò)散形態(tài)隨注漿壓力、注漿時間與圍巖參數(shù)等動態(tài)變化而不斷變化,最終趨于穩(wěn)定;在注漿過程中,增大注漿壓力和延長注漿時間在一定程度上可提高漿液的滲透能力并改善圍巖的滲透性,而適當(dāng)?shù)脑龃笮?dǎo)管布設(shè)長度或減小導(dǎo)管布設(shè)角度有利于注漿加固圈的形成;為達(dá)到最優(yōu)注漿效果,洞頭山隧道小導(dǎo)管預(yù)注漿加固壓力宜設(shè)為1 MPa,注漿時間宜控制在400 s,小導(dǎo)管布設(shè)角度不宜小于30°,布設(shè)長度應(yīng)大于2.5 m;經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測驗證,隧道圍巖28 d抗壓強(qiáng)度提高至2 MPa,圍巖滲透系數(shù)降至10-5 cm·s-1,后續(xù)臺階法施工開挖拱頂沉降均小于3 cm,圍巖整體性和連續(xù)性得了顯著提高。