考虑重力和黏度时变性的隧道围岩水泥浆液扩散规律研究

浆液重力和黏度时变性对浆液有效扩散范围及扩散形态的影响显著，而浆液扩散范围对隧道安全性起着决定性的作用。基于流固耦合理论和渗流力学理论建立了考虑浆液重力与黏度时变性耦合效应下的注浆浆液扩散方程，依托多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics实现了在建旧寨隧道工程中风化板岩管棚注浆扩散过程的数值模拟，并由此分析了注浆压力、浆液黏度时变性与注浆时间对浆液有效扩散范围及注浆加固圈形成的影响规律。研究结果表明：考虑水泥浆液重力后，浆液在岩土体中的扩散形态呈椭球型，注浆压力越小且注浆时间越长，浆液重力对扩散形态的影响越显著；在注浆孔水平面以上浆液扩散范围远小于注浆孔水平面以下浆液扩散范围，且在注浆孔左、右两侧浆液扩散范围呈对称分布，与重力作用机制相符；浆液黏度时变性对浆液扩散距离的影响效果显著；注浆加固圈的分布形态与注浆管的埋设角度密切相关，注浆管埋设角度越小，注浆加固圈的厚度越大，合理布设小导管是获得有效注浆加固圈的关键。