地下工程涌水壁后注浆压力传递机理及对支护结构稳定性影响研究

项目在研究不同工程地质、水文地质条件壁后涌水案例基础上，对壁后涌水进行分类研究，建立壁后涌水注浆的地质模型。通过理论分析、室内模型试验、数值模拟、现场试验结合的方法，深入研究壁后注浆过程中浆液扩散规律，分析不同地质模型所对应的浆液有效扩散范围；推导壁后注浆扩散方程和注浆压力耗散方程，揭示不同地质模型下浆液扩散和压力传递机理；研究注浆压力及浆液的理化过程等引起的围岩应力变化，提出对支护结构产生的附加荷载的表示方法，实现对支护结构稳定性及壁后注浆封堵过程的动态数值分析；通过计算分析和试验结论，分析支护结构的稳定性和壁后注浆治理效果，给出注浆材料，注浆参数确定标准，提出一套适用于壁后涌水注浆安全控制的技术及工法。研究成果可以推广应用于各种类型地下工程壁后涌水治理中，能够规范施工过程，保障工程及周围结构安全，产生巨大的社会效益和经济效益。

项目在研究不同工程地质、水文地质条件壁后涌水案例基础上，分析突涌水时间、地点、水源、水量及通道等诸多因素，根据工程特点提出了壁后突涌水的地质模型划分方法。分析浆液流变特性，根据工程地质特征建立了裂隙注浆、渗透注浆扩散理论模型。设计模型试验系统，实现了浆液在静水和动水条件下的动态模拟，系统研究了水泥浆液、抗分散浆液及化学浆液在平面裂隙中不同静水和动水条件下的扩散形态，分析了不同浆液考虑地下水影响的扩散规律及压力场分布特征。开展水泥浆液渗透注浆模型试验，研究了不同注浆压力、水灰比、渗透系数等情况下水泥浆液渗透扩散半径及压力耗散规律。开展隧道施工过程中均匀、非均匀注浆条件下支护结构静力分析和典型支护结构的稳定性模拟，分析了注浆工艺、参数等确定标准，提出了适用于壁后注浆安全控制的技术及工法。研究成果在多个注浆堵水和加固工程中进行了应用，规范了施工过程，保障了工程及周围结构安全，产生了巨大的社会效益和经济效益。