一般來(lái)講,普通壓水試驗(yàn)或灌漿中,使用的壓力相對(duì)較大,在鉆孔附近的流場(chǎng)里,流體的運(yùn)動(dòng)主要與壓力有關(guān),重力可以認(rèn)為是一個(gè)相對(duì)小的量,從而對(duì)于面狀的巖體裂隙,即使出現(xiàn)彎曲、相交等,我們可以近似的從滲徑上講,流體是在一個(gè)水平的裂隙面上運(yùn)動(dòng)。灌漿料體按影響灌入能力的沉降穩(wěn)定性區(qū)分,可以分為灌入能力受沉降穩(wěn)定性控制的大水灰比漿液和基本不受沉降穩(wěn)定性控制的小水灰比漿液。下面分別就在巖體裂隙中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行討論。
較為穩(wěn)定的懸浮漿體在裂隙中的運(yùn)動(dòng)小水灰比灌漿料或磨細(xì)水泥漿、粘土漿、粘土灌漿料幾乎為不分選、不析水的穩(wěn)定懸浮漿液,都呈現(xiàn)出賓漢體的流變特性。當(dāng)漿體可進(jìn)入巖體裂隙時(shí),上述漿體在一定的流動(dòng)范圍內(nèi),完全有可能保持穩(wěn)定的懸浮漿體狀態(tài)流動(dòng),由于漿體低的流動(dòng)性,流體的慣性作用是較小的,往往存在著低雷諾數(shù)的層流運(yùn)動(dòng)。當(dāng)裂隙開(kāi)度很?。ㄈ缧∮?1502mm)時(shí),水泥顆粒極易在裂隙入口處堆積,很難進(jìn)入裂隙,漿體中的水分可能部分地析出裂隙。改善這類(lèi)微細(xì)裂隙的可灌性,需要進(jìn)一步提高水泥漿體的灌入能力,有效的措施是磨細(xì)水泥顆粒和提高漿體的分散性以及增大灌漿壓力來(lái)提高裂隙開(kāi)度。
當(dāng)裂隙開(kāi)度足夠大,大到漿液能進(jìn)入裂隙流動(dòng)時(shí),漿體就會(huì)在壓力下,通過(guò)裂隙入口運(yùn)動(dòng),直到自然地和人為的閉漿,才結(jié)束漿體在裂隙中的穿透、充填。關(guān)于充填過(guò)程的理論,有沿鉆孔方向推移沉積析水和壓力析水兩種觀點(diǎn)。前者認(rèn)為:當(dāng)漿液在裂隙中的流速降低到某一臨界值時(shí),水泥粒子將首先在臨界流速處發(fā)生沉淀,從而使?jié)B漿斷面、灌漿壓力和漿液流速都相應(yīng)地發(fā)生變化,但尚不致把巖石裂隙完全封閉,而始終在沉積頂部留下微小的縫隙,使?jié){中多余水分得以排除。并指出,灌漿壓力和漿液稠度對(duì)于結(jié)石質(zhì)量都沒(méi)有多大關(guān)系,即使水灰比高達(dá)100,也能得出合乎要求的灌漿結(jié)石。
我們知道,大水灰比水泥漿液,水泥顆?;蚰痰膽腋∈遣环€(wěn)定的,靜置時(shí)易于分選、析水、沉積,雖然漿體已經(jīng)有凝聚結(jié)構(gòu)存在,但其對(duì)漿體的沉降、分選、沉積還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能控制。同樣,在大水灰比漿體運(yùn)動(dòng)時(shí),沿重力方向也存在著分選、析水、沉積過(guò)程。除此之外,縫隙的上下邊界,尤其是下邊界必將對(duì)漿體的流動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生重要的影響。
隨著沉積厚度的逐步增加,裂隙中的流動(dòng)通道發(fā)生了變化,壓力在裂隙中沿程衰減速度變快,流量減小,流速也相應(yīng)減小,這樣更增加了沉積過(guò)程。從而使得流動(dòng)通道越來(lái)越窄,直至某沉積較厚的斷面突然堵塞而形成閉漿。在原始開(kāi)度較小的裂隙中,閉漿堵塞段往往在鉆孔附近發(fā)生。閉漿的存在,說(shuō)明沉積頂部上的微細(xì)縫隙不會(huì)始終保持,從而也使得良好的充填,沿鉆孔方向推進(jìn)距離不大。除沿徑向的沉積過(guò)程以外,沿裂隙面也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似于平原中攜沙河流一樣的主流區(qū)域。這種主流區(qū)的閉漿往往是裂隙的最終閉漿。工程中的巖基灌漿表明,許多水泥漿液在充填后都是較為密實(shí)的。這樣的充填過(guò)程可能和現(xiàn)場(chǎng)所使用的高壓力有關(guān),一方面有可能使巖石受到壓縮,使裂隙張開(kāi),另一方面在壓力撤除后,使巖體產(chǎn)生足夠的回彈對(duì)所充填漿體壓縮,逐漸地析水,使?jié){體密實(shí)。
另外,由于超細(xì)灌漿料成本非常高,且本地沒(méi)有生產(chǎn)企業(yè),而且超細(xì)灌漿水泥現(xiàn)場(chǎng)貯存條件要求高,廠外保質(zhì)期僅有15天,且使用時(shí)需摻加減水劑并采用高速攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌,施工工藝相對(duì)復(fù)雜。若從綜合經(jīng)濟(jì)效益分析,超細(xì)灌漿水泥大量使用并不合適。最后經(jīng)研究確定,放棄使用超細(xì)灌漿水泥進(jìn)行大面積灌漿。在巖體結(jié)構(gòu)一定的情況下,巖體的可灌性主要與壓力和灌漿材料有關(guān),既然超細(xì)灌漿水泥效果及效益均不明顯,那么只有在保證大壩壩體不被抬動(dòng)的前提下,通過(guò)提高灌漿壓力來(lái)改善灌漿效果。