CN115711833A - 岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法 - Google Patents

岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法 Download PDF

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CN115711833A CN202310029126.0A CN202310029126A CN115711833A CN 115711833 A CN115711833 A CN 115711833A CN 202310029126 A CN202310029126 A CN 202310029126A CN 115711833 A CN115711833 A CN 115711833A
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Abstract

本发明公开了岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法，包括：采用岩土体试验获得岩土体孔隙率与渗透系数，并确定其迂曲度；测量得到注浆点处地下水压力，并预设注浆压力、注浆时间与牛顿水泥浆液水灰比；选取注浆管及确定其注浆孔半径；求得考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透注浆扩散半径。通过上述方案，本发明具有逻辑简单、准确可靠等优点，在环境保护与生态修复技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

Description

岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法
技术领域
本发明涉及环境保护与生态修复技术领域，尤其是岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法。
背景技术
注浆浆液在多孔松散介质中的渗透注浆扩散形式可表现为球形、柱形及柱-半球形3种类型，如图1至图3所示。其中，当注浆管端部注浆（即点注浆）时，注浆浆液在多孔松散介质中的扩散形式呈球形，其形成球形类型的渗透注浆扩散形态。另外，当注浆不分段（注浆管穿过含水层到达底部不透水层），即通过完整孔或自下而上分段注浆时，注浆浆液在多孔松散介质中的扩散形式呈柱形，即柱形类型的渗透注浆扩散形态。当非完整孔或自上而下分段注浆时，注浆浆液在多孔松散介质中的扩散形式表现为柱-半球形，即柱-半球形类型的渗透注浆扩散形态。
另外，注浆浆液依据不同的流变方程可分为牛顿流体、宾汉流体及幂律流体三类，注浆浆液的三种类型及其流变方程如表1所示：
表1注浆浆液的三种类型及其流变方程
注浆浆液类型 流变方程 符号代表的含义
牛顿流体
Figure 376153DEST_PATH_IMAGE001
Figure 651277DEST_PATH_IMAGE002
为剪切应力，
Figure 763589DEST_PATH_IMAGE003
为动力粘度，
Figure 459275DEST_PATH_IMAGE004
为剪切速率
宾汉流体
Figure 657038DEST_PATH_IMAGE005
Figure 735852DEST_PATH_IMAGE002
为剪切应力，为
Figure 92884DEST_PATH_IMAGE006
屈服应力，
Figure 333373DEST_PATH_IMAGE007
为塑性粘度，
Figure 284011DEST_PATH_IMAGE004
为剪切速率
幂律流体
Figure 900938DEST_PATH_IMAGE008
Figure 112476DEST_PATH_IMAGE002
为剪切应力，
Figure 523866DEST_PATH_IMAGE009
为稠度系数，
Figure 696221DEST_PATH_IMAGE010
为流变指数，
Figure 116838DEST_PATH_IMAGE004
为剪切速率
由此可见，不同流体类型的注浆浆液在多孔松散介质中的不同扩散形式的渗透注浆具有显著不同的渗透扩散形态与扩散效果，进而，表现为不同的渗透注浆扩散机理；因此它们具有显著不同的渗透注浆扩散半径确定方法。
渗透注浆扩散理论最先以牛顿流体为对象开展研究，1938年Maag理论推导了最早的渗透注浆理论—牛顿流体球形渗透注浆理论—Maag公式，此后Karol《Chemicalgrouting and soil stabilization》、黄峰《Modified Maag’s spherical diffusionmodel of vacuum penetration grouting》等继续开展了这方面的研究工作；在此基础上，邹健《桩端后注浆浆液扩散机理及残余应力研究》、杨志全《牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式扩散参数的研究》等分别探讨了牛顿流体的柱形与柱-半球形渗透注浆扩散半径表达式。
在考虑牛顿浆液时变性渗透扩散规律方面，郑大为《粘度渐变型浆液渗透注浆灌注均匀砂层计算方法的研究》、李振刚《砂砾层渗透注浆机理研究与工程运用》等采用牛顿流体的平均粘度来代替初始粘度的方法推导了牛顿流体的粘度渐变型球形（修正Maag、Karol 等公式）及柱形渗透注浆扩散理论公式；丁一《Study on Penetration GroutingMechanism Based on Newton Fluid of Time-Dependent Behavior of RheologicalParameters.Shock and Vibration》等以牛顿流体基本流变方程与其粘度的时变性特性为基础推导了粘度时变性牛顿流体球形渗透注浆扩散机理公式。在考虑岩土体迂曲度对牛顿浆液渗透扩散半径影响领域，张焜《考虑迂曲度的多孔介质渗透注浆机理研究》、王渊《基于多孔介质迂曲度的牛顿流体渗透注浆机制研究》分别研究了考虑岩土体迂曲度的牛顿浆液球形、柱形与柱-半球形渗透注浆机制。
如“专利公开号为：CN113297815A、名称为：一种考虑多孔松散介质迂曲度的宾汉姆型水泥浆液渗透注浆扩散半径计算方法”的中国发明专利，其通过宾汉姆流体流变曲线得到宾汉姆流体本构方程中的屈服应力与塑性黏度，并得到不同水灰比的宾汉型水泥浆液流变方程；根据宾汉型水泥浆液在岩土体流动路径迂曲度和宾汉型水泥浆液流变方程，推导出考虑多孔介质迂曲度的宾汉姆流体的渗流运动方程；根据注浆初始条件及边界条件，推导出考虑多孔松散介质迂曲度影响的宾汉姆型水泥浆液渗透注浆扩散半径计算式。该技术以宾汉流体类型的水泥浆液为研究对象，仅考虑了多孔松散介质迂曲度对宾汉流体类型的水泥浆液渗透注浆扩散半径的影响，未考虑其时变性与水灰比对其的影响；而本技术是针对牛顿流体类型的水泥浆液开展探索。水泥浆液依据不同的流变本构方程可分为牛顿、宾汉及幂律三种流体类型，不同流体类型的水泥浆液在多孔介质中具有不同的渗透注浆机理，由此可见，它们具有显著不同的渗透注浆扩散半径确定方法。
又如，专利公开号为“CN 114720331 A”、名称为“岩土体迂曲度幂律浆液时变性的柱半球渗透半径确定方法”的中国发明专利。该技术以幂律流体类型的水泥浆液为研究对象提出了一种考虑岩土体迂曲度与幂律流体类型的水泥浆液时变性耦合效应的柱-半球形渗透注浆扩散半径的确定方法；而本技术则针对岩土体迂曲度与牛顿流体类型的水泥浆液时间-水灰比作用综合影响的柱形渗透注浆扩散半径如何确定开展探索。因此，二者不仅水泥浆液所属的流体类型不相同，而且水泥浆液在岩土体中的渗透注浆扩散形式也不一样，由此它们具有不同的渗透扩散形态与扩散效果；同时，本技术除考虑岩土体迂曲度与注浆浆液时变性（前者考虑的影响因素）外，还考虑了注浆浆液水灰比对渗透扩散形态与扩散效果的影响。由此可见，它们表现为显著不同的渗透注浆扩散机理，进而具有显著不同的渗透注浆扩散半径确定方法。
又如“专利申请号为：202211389067.X、名称为：宾汉浆液时水效应岩土体迂曲度柱半球渗透半径确定方法”的中国发明专利。该技术以宾汉流体类型的水泥浆液为研究对象提出了一种考虑宾汉流体类型的水泥浆液水灰比、时变性及岩土体迂曲度综合影响的柱-半球形渗透注浆扩散半径的确定方法。而本技术则针对岩土体迂曲度与牛顿流体类型的水泥浆液时间-水灰比作用综合影响的柱形渗透注浆扩散半径如何确定开展探索。因此，二者不仅水泥浆液所属的流体类型不相同，而且水泥浆液在岩土体的渗透注浆扩散形式也不一样，它们具有不同的渗透扩散形态与扩散效果。由此可见，它们也表现为显著不同的渗透注浆扩散机理，进而也具有显著不同的渗透注浆扩散半径确定方法。
根据工程实践与理论研究表明：岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性均对渗透扩散过程及注浆效果具有非常重要的影响。然而，通过分析目前国内外的相关文献与专利可知：当前已有的牛顿浆液渗透注浆机理仅从岩土体迂曲度、牛顿浆液时变性单独对渗透扩散半径及注浆效果的影响方面开展研究，而均尚未考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性的综合作用对渗透扩散过程及注浆效果的影响。由此可见，目前的渗透注浆理论难以满足注浆工程实践的需求，因此也不能合理有效地确定考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的牛顿浆液在岩土体中呈柱形扩散的渗透注浆半径。
因此，急需要提出一种更符合注浆工程实践的岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合影响的柱形渗透注浆扩散半径确定方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法，本发明采用的技术方案如下：
采用岩土体试验获得岩土体孔隙率
Figure 182883DEST_PATH_IMAGE011
与渗透系数
Figure 30753DEST_PATH_IMAGE012
，并确定其迂曲度
Figure 690405DEST_PATH_IMAGE013
；
测量得到注浆点处地下水压力
Figure 9653DEST_PATH_IMAGE014
，并预设注浆压力
Figure 71150DEST_PATH_IMAGE015
、注浆时间
Figure 355501DEST_PATH_IMAGE002
与牛顿水泥 浆液水灰比
Figure 236869DEST_PATH_IMAGE016
；
选取注浆管及确定其注浆孔半径
Figure 999289DEST_PATH_IMAGE017
；
利用公式（1）求得考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形 渗透注浆扩散半径
Figure 39926DEST_PATH_IMAGE018
，其表达式为：
Figure 964020DEST_PATH_IMAGE019
（1）
其中，
Figure 598263DEST_PATH_IMAGE020
表示自然对数的底；
Figure 23428DEST_PATH_IMAGE021
表示水的密度；
Figure 59518DEST_PATH_IMAGE022
表示重力加速度；
Figure 154513DEST_PATH_IMAGE023
表示水 的黏度。
优选地，所述岩土体的迂曲度
Figure 276052DEST_PATH_IMAGE013
的表达式为：
Figure 380275DEST_PATH_IMAGE024
（2）
其中，
Figure 395504DEST_PATH_IMAGE025
表示牛顿浆液在岩土体中的实际流动路径长度；
Figure 926979DEST_PATH_IMAGE026
为牛顿浆液在岩土 体中实际流动路径对应的直线长度。
优选地，所述岩土体的渗透系数采用现场注水试验或室内渗透试验方法获得。
优选地，所述岩土体的孔隙率
Figure 4657DEST_PATH_IMAGE011
的表达式为：
Figure 273089DEST_PATH_IMAGE027
（3）
其中，
Figure 18192DEST_PATH_IMAGE028
表示4℃时纯蒸馏水密度；
Figure 720568DEST_PATH_IMAGE029
表示岩土体的密度；
Figure 551121DEST_PATH_IMAGE030
表示岩土体质量 含水量；
Figure 121780DEST_PATH_IMAGE031
表示岩土体比重。
优选地，所述岩土体的密度
Figure 986968DEST_PATH_IMAGE029
采用灌水法、灌砂法或环刀法其中之一测量方式获 得。
优选地，所述岩土体密度质量含水量
Figure 860246DEST_PATH_IMAGE030
采用烘干法测量获得。
优选地，所述岩土体比重
Figure 912515DEST_PATH_IMAGE031
采用比重瓶法与虹吸筒法结合测量获得。
优选地，所述牛顿水泥浆液水灰比
Figure 286865DEST_PATH_IMAGE016
的表达式为：
Figure 6559DEST_PATH_IMAGE032
（4）
其中，
Figure 50738DEST_PATH_IMAGE033
表示配置牛顿水泥浆液所需水泥的质量；
Figure 855883DEST_PATH_IMAGE034
表示配置牛顿水泥浆液 所需水的质量。
优选地，所述水的黏度
Figure 502765DEST_PATH_IMAGE023
采用毛细管或旋转黏度计开展流变试验获得。
优选地，所述注浆点处地下水压力
Figure 76966DEST_PATH_IMAGE014
采用在现场埋设孔隙水压力传感器测量获 得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明针对目前渗透注浆理论的不足与实际注浆工程中面临的技术难题，以国内外注浆工程实践中广泛应用的牛顿水泥浆液（水灰比大于1.25的水泥浆液）为研究对象，提出的一种考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的牛顿浆液在岩土体中呈柱形扩散的渗透注浆半径确定方法更能反映牛顿水泥浆液在岩土体中的渗透注浆扩散形态与效果，由此得到的渗透注浆扩散半径更符合实际的注浆工程需求，可为岩土体的渗透注浆实践工程提供的技术指导与支撑。
（2）本发明中的各个技术参数确定简单快捷方便，节约工程成本，提高工作效率。一方面，不需通过流变试验获得牛顿水泥浆液的流变参数，仅依据实际情况需求设计确定牛顿水泥浆液加固岩土体所需的合适水灰比即可，因此，节约时间、人力与物力，加快工作进度。另一方面，在已知牛顿水泥浆液在岩土体中的渗透注浆扩散半径条件下，也可根据本发明提出的一种岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法反算得到所需的较精确注浆压力与注浆时间，进而避免工程材料浪费，提高工作效率。
（3）本发明针对岩土体迂曲度与牛顿流体类型的水泥浆液时间-水灰比作用综合影响的柱形渗透注浆扩散半径如何确定开展探索。其与宾汉流体、幂律流体类型的水泥浆液在岩土体中的球形、柱-半球形扩散形式表现出来的渗透注浆扩散形态与扩散效果均不相同。因此，通过本方法获得的牛顿浆液在岩土体中的柱形渗透注浆扩散半径理论值更接近实际结果，可保证其在实践工程应用中的准确可靠性。
综上所述，本发明具有逻辑简单、准确可靠等优点，在环境保护与生态修复技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为现有技术中的球形扩散示意图。
图2为现有技术中的柱形扩散示意图。
图3为现有技术中的柱-半球扩散示意图。
图4为本发明的牛顿水泥浆液在岩土体中的柱形渗透注浆扩散示意图。
图5为图4的A-A示意图。
图6为本发明的牛顿水泥浆液在岩土体中的渗透注浆扩散实际流动路径示意图。
图7为本发明的牛顿水泥浆液在岩土体中渗透注浆扩散半径理论值与试验值对比图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1、注浆管；2、侧面注浆孔；3、岩土体；4、孔隙。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本本实施例中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一目标对象和第二目标对象等是用于区别不同的目标对象，而不是用于描述目标对象的特定顺序。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元；多个系统是指两个或两个以上的系统。
实施例1
如图4至图7所示，本实施例提供了岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法，其考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用对牛顿浆液在岩土体中呈柱形渗透注浆扩散半径的影响，具体步骤如下：
1）采用岩土体试验获得岩土体孔隙率
Figure 292047DEST_PATH_IMAGE011
=39.93%、渗透系数
Figure 584488DEST_PATH_IMAGE012
=0.65×10-2m/s，且 依据现有的研究成果选取岩土体迂曲度
Figure 176006DEST_PATH_IMAGE013
=2.50，如图6所示，牛顿水泥浆液在岩土体中的 渗透注浆扩散实际流动路径示意图（
Figure 230812DEST_PATH_IMAGE026
为牛顿浆液在岩土体中实际流动路径对应的直线 长度，
Figure 882373DEST_PATH_IMAGE025
为宾牛顿水泥浆液在岩土体中的实际流动路径）。
其中，岩土体孔隙率
Figure 396531DEST_PATH_IMAGE011
采用下式计算得到：
Figure 526161DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure 199588DEST_PATH_IMAGE028
=1000kg/m3；由岩土体试验测得的岩土体密度
Figure 490892DEST_PATH_IMAGE029
=1630.03 kg/m3、质量 含水量
Figure 492346DEST_PATH_IMAGE030
=3.24%、比重
Figure 550301DEST_PATH_IMAGE031
=2.63。
2）测量获得的注浆点处地下水压力
Figure 953601DEST_PATH_IMAGE014
=0 Pa，同时设计注浆压力
Figure 681385DEST_PATH_IMAGE015
=80000 Pa、 注浆时间
Figure 170135DEST_PATH_IMAGE002
=17.7s、牛顿水泥浆液水灰比
Figure 31781DEST_PATH_IMAGE016
=1.50，注浆管中注浆孔半径
Figure 289587DEST_PATH_IMAGE017
=7.50×10-3m。
3）依据现有的研究结果或利用流变试验得到水的黏度
Figure 188273DEST_PATH_IMAGE023
=0.84×10-3 Pa·s。
4）利用式（1）求得考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形 渗透注浆扩散半径
Figure 164319DEST_PATH_IMAGE018
，其表达式为：
Figure 811681DEST_PATH_IMAGE035
（1）
其中：
Figure 923993DEST_PATH_IMAGE020
表示自然对数的底；
Figure 259160DEST_PATH_IMAGE015
表示注浆压力（Pa）；
Figure 581557DEST_PATH_IMAGE014
表示注浆点处地下水压力 （Pa）；
Figure 660371DEST_PATH_IMAGE002
表示注浆时间（s）；
Figure 627190DEST_PATH_IMAGE016
表示牛顿水泥浆液水灰比（无量纲数）；
Figure 133258DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 942951DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 559877DEST_PATH_IMAGE012
分别表示岩 土体迂曲度（无量纲数）、孔隙率（无量纲数）与渗透系数（m/s）；
Figure 646782DEST_PATH_IMAGE021
表示水的密度（kg/m3）， 一般取1000kg/m3；
Figure 323751DEST_PATH_IMAGE022
表示重力加速度（m/s2），一般取9.8m/s2；
Figure 620740DEST_PATH_IMAGE023
表示水的黏度（Pa·s）；
Figure 41357DEST_PATH_IMAGE018
表示牛顿水泥浆液在岩土体中的扩散半径（m）；
Figure 982768DEST_PATH_IMAGE017
表示注浆孔半径（m）。
通过分析确定得到本实施例的考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透注浆扩散半径确定方法得到的扩散半径理论值为0.2266 m，而采用不考虑这些因素影响的牛顿浆液在岩土体中呈柱形渗透注浆扩散半径计算方法获得的扩散半径理论值为0.2781 m，同时依据本实施开展的试验值为0.1080 m。由此可知：依据本实施例提出的考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透注浆扩散半径确定方法得到的本实施例扩散半径理论值较不考虑这些因素影响的牛顿浆液柱形渗透注浆扩散半径计算方法获得的扩散半径理论值更接近试验值。
实施例2
本实施例提供了一种岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法，具体步骤如下：
1）采用岩土体试验获得岩土体孔隙率
Figure 830638DEST_PATH_IMAGE011
=50.74%、渗透系数
Figure 116388DEST_PATH_IMAGE012
=8.94×10-2m/s，且 依据现有的研究成果选取岩土体迂曲度
Figure 75117DEST_PATH_IMAGE013
=2.00。
其中，岩土体孔隙率
Figure 136614DEST_PATH_IMAGE011
中参数如下：4℃时纯蒸馏水密度
Figure 889806DEST_PATH_IMAGE028
=1000kg/m3；由岩土 体试验测得的岩土体密度
Figure 161388DEST_PATH_IMAGE029
=1369.08 kg/m3、质量含水量
Figure 658228DEST_PATH_IMAGE030
=2.18%、比重
Figure 574232DEST_PATH_IMAGE031
=2.72。
2）测量获得的注浆点处地下水压力
Figure 888538DEST_PATH_IMAGE014
=0 Pa，同时设计注浆压力
Figure 257203DEST_PATH_IMAGE015
=7000 Pa、 注浆时间
Figure 557734DEST_PATH_IMAGE002
=9.3s、牛顿水泥浆液水灰比
Figure 593823DEST_PATH_IMAGE016
=1.75，注浆管中注浆孔半径
Figure 79031DEST_PATH_IMAGE017
=7.50×10-3m。
3）依据现有的研究结果或利用流变试验得到水的黏度
Figure 934992DEST_PATH_IMAGE023
=1.01×10-3 Pa·s。
4）求得考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透注浆扩 散半径
Figure 39214DEST_PATH_IMAGE018
。
通过分析确定得到本实施例的考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透注浆扩散半径确定方法得到的扩散半径理论值为0.1932 m，而采用不考虑这些因素影响的牛顿浆液在岩土体中呈柱形渗透注浆扩散半径计算方法获得的扩散半径理论值为0.2251 m，同时依据本实施开展的试验值为0.1196 m。由此可知：依据本实施例提出的考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透注浆扩散半径确定方法得到的本实施例扩散半径理论值较不考虑这些因素影响的牛顿浆液柱形渗透注浆扩散半径计算方法获得的扩散半径理论值更接近试验值。
实施例3
本实施例提供了一种岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法，具体步骤如下：
1）采用岩土体试验获得岩土体孔隙率
Figure 929810DEST_PATH_IMAGE011
=45.05%、渗透系数
Figure 87384DEST_PATH_IMAGE012
=2.11×10-2m/s，且 依据现有的研究成果选取岩土体迂曲度
Figure 430640DEST_PATH_IMAGE013
=2.25。
其中，岩土体孔隙率
Figure 72974DEST_PATH_IMAGE011
中参数如下：4℃时纯蒸馏水密度
Figure 818076DEST_PATH_IMAGE028
=1000kg/m3；由岩土体 试验测得的岩土体密度
Figure 645087DEST_PATH_IMAGE029
=1496.80 kg/m3、质量含水量
Figure 475640DEST_PATH_IMAGE030
=2.79%、比重
Figure 921664DEST_PATH_IMAGE031
=2.65。
2）测量获得的注浆点处地下水压力
Figure 521273DEST_PATH_IMAGE014
=0 Pa，同时设计注浆压力
Figure 519185DEST_PATH_IMAGE015
=1500 Pa、注 浆时间
Figure 837034DEST_PATH_IMAGE002
=270.5s、牛顿水泥浆液水灰比
Figure 86750DEST_PATH_IMAGE016
=2.00，注浆管中注浆孔半径
Figure 399919DEST_PATH_IMAGE017
=7.50×10-3m。
3）依据现有的研究结果或利用流变试验得到水的黏度
Figure 444099DEST_PATH_IMAGE023
=0.89×10-3 Pa·s。
4）求得考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透注浆扩 散半径
Figure 249244DEST_PATH_IMAGE018
。
通过分析确定得到本实施例的考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透注浆扩散半径确定方法得到的扩散半径理论值为0.2106 m，而采用不考虑这些因素影响的牛顿浆液在岩土体中呈柱形渗透注浆扩散半径计算方法获得的扩散半径理论值为0.2693 m，同时依据本实施开展的试验值为0.1263 m。由此可知：依据本实施例提出的考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透注浆扩散半径确定方法得到的本实施例扩散半径理论值较不考虑这些因素影响的牛顿浆液柱形渗透注浆扩散半径计算方法获得的扩散半径理论值更接近试验值。
综上所述，本发明提出的一种岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法更能反映牛顿水泥浆液在岩土体中的渗透注浆扩散形态与效果，由此得到的渗透注浆扩散半径更符合实际的注浆工程需求。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用岩土体试验获得岩土体孔隙率
Figure 713078DEST_PATH_IMAGE001
与渗透系数
Figure 525176DEST_PATH_IMAGE002
，并确定其迂曲度
Figure 964248DEST_PATH_IMAGE003
；
测量得到注浆点处地下水压力
Figure 804290DEST_PATH_IMAGE004
，并预设注浆压力
Figure 37825DEST_PATH_IMAGE005
、注浆时间
Figure 337220DEST_PATH_IMAGE006
与牛顿水泥浆液 水灰比
Figure 48824DEST_PATH_IMAGE007
；
选取注浆管及确定其注浆孔半径
Figure 507487DEST_PATH_IMAGE008
；
利用公式（1）求得考虑岩土体迂曲度、牛顿浆液水灰比及时变性综合作用的柱形渗透 注浆扩散半径
Figure 911923DEST_PATH_IMAGE009
，其表达式为：
Figure 698614DEST_PATH_IMAGE010
（1）
其中，
Figure 213909DEST_PATH_IMAGE011
表示自然对数的底；
Figure 527078DEST_PATH_IMAGE012
表示水的密度；
Figure 102416DEST_PATH_IMAGE013
表示重力加速度；
Figure 376403DEST_PATH_IMAGE014
表示水的黏 度。
2.根据权利要求1所述的岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法， 其特征在于，所述岩土体的迂曲度
Figure 695389DEST_PATH_IMAGE003
的表达式为：
Figure 863065DEST_PATH_IMAGE015
（2）
其中，
Figure 609304DEST_PATH_IMAGE016
表示牛顿浆液在岩土体中的实际流动路径长度；
Figure 105007DEST_PATH_IMAGE017
为牛顿浆液在岩土体中 实际流动路径对应的直线长度。
3.根据权利要求1或2所述的岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法，其特征在于，所述岩土体的渗透系数采用现场注水试验或室内渗透试验方法获得。
4.根据权利要求1或2所述的岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方 法，其特征在于，所述岩土体的孔隙率
Figure 227684DEST_PATH_IMAGE001
的表达式为：
Figure 751332DEST_PATH_IMAGE018
（3）
其中，
Figure 668472DEST_PATH_IMAGE019
表示4℃时纯蒸馏水密度；
Figure 917051DEST_PATH_IMAGE020
表示岩土体的密度；
Figure 577839DEST_PATH_IMAGE021
表示岩土体质量含水 量；
Figure 454528DEST_PATH_IMAGE022
表示岩土体比重。
5.根据权利要求4所述的岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法， 其特征在于，所述岩土体的密度
Figure 808149DEST_PATH_IMAGE020
采用灌水法、灌砂法或环刀法其中之一测量方式获得。
6.根据权利要求4所述的岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法， 其特征在于，所述岩土体密度质量含水量
Figure 278445DEST_PATH_IMAGE021
采用烘干法测量获得。
7.根据权利要求4所述的岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法， 其特征在于，所述岩土体比重
Figure 477345DEST_PATH_IMAGE022
采用比重瓶法与虹吸筒法结合测量获得。
8.根据权利要求1所述的岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法， 其特征在于，所述牛顿水泥浆液水灰比
Figure 474120DEST_PATH_IMAGE007
的表达式为：
Figure 998642DEST_PATH_IMAGE023
（4）
其中，
Figure 690655DEST_PATH_IMAGE024
表示配置牛顿水泥浆液所需水泥的质量；
Figure 958825DEST_PATH_IMAGE025
表示配置牛顿水泥浆液所需 水的质量。
9.根据权利要求1所述的岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法， 其特征在于，所述水的黏度
Figure 810106DEST_PATH_IMAGE014
采用毛细管或旋转黏度计开展流变试验获得。
10.根据权利要求1所述的岩土体迂曲度牛顿浆液时水作用的柱形渗透半径确定方法， 其特征在于，所述注浆点处地下水压力
Figure 239951DEST_PATH_IMAGE004
采用在现场埋设孔隙水压力传感器测量获得。
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