地铁渗透注浆过程的数值模拟

王钰哲

(中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101300)



地铁渗透注浆过程的数值模拟

王钰哲

(中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101300)

摘要：以某地铁超前小导管注浆项目为依托，通过修正饱和渗流的Darcy定律模拟了浆液在砂质围岩中的非饱和渗流过程，研究了注浆压力、孔隙率及重力加速度对浆液扩散范围的影响。模拟结果表明：0.5 MPa、1 MPa注浆压力下浆液扩散直径分别约0.4 m、0.6 m；在渗透系数相同的前提下，围岩孔隙率越小越容易被浆液填充，浆液扩散范围越大；重力加速度对浆液扩散范围与注浆时间有关，一般情况下重力加速度对浆液扩散影响很小。计算结果为实际工程注浆提供了决策依据。

关键词：渗透注浆；注浆压力；孔隙率；重力加速度；浆液扩散

地铁施工常面临复杂的工程及水文地质、严格的地表沉降控制要求等一系列挑战。渗透注浆能够有效地改善围岩力学及堵水性能，且工艺成熟、成本可控，作为重要辅助手段在大连、青岛、深圳及沈阳地铁的暗挖施工中获得广泛应用[1-2]。与劈裂注浆涉及渗流与复杂的力学不同，砂质围岩中的渗透注浆可忽略力学效应，近似为多孔隙介质中的非饱和渗流问题[3-4]。国内学者对渗透注浆效果开展了广泛的模拟研究。孙斌堂[5]基于Darcy渗流公式，采用有限元模拟了高边坡的渗透注浆过程，结果表明注浆扩散范围越大扩散速率越小；韩磊[6]基于二相流模拟了大坝灌浆过程，模拟结果表明：考虑孔隙率对渗透系数的影响后，孔隙率越大浆液扩散范围越大；……