基于赫巴流体的盾构同步注浆三维扩散机理

盾构施工中复杂的地质环境和各种类型的开挖断面使得注浆施工控制较为困难。本文基于赫巴流体本构模型，分析了同步注浆阶段的浆液充填扩散与渗透扩散过程。建立了涵盖充填扩散与渗透扩散过程的盾构隧道壁后同步注浆浆液3D扩散理论模型，并分别推导了相对应的计算公式。使用工程实例和注浆试验结果验证了该模型，并对影响浆液扩散的主要因素：浆液密度、盾尾间隙厚度、注浆压力、注浆率和地层渗透系数进行了敏感性分析。研究表明：在环向充填阶段，浆液在注浆孔两侧的消散速率随着浆液密度的增大而减小，而盾尾间隙厚度几乎没有影响；在轴向充填阶段，浆液充填压力随着时间的推移而消散，消散速率随着盾尾间隙厚度的增大而减小。在径向渗透扩散阶段，浆液径向渗透扩散深度随着地层渗透系数和注浆压力的增大而增大，而浆液密度和盾尾间隙厚度几乎没有影响。