实验室在高地温隧道注浆扩散特性和强度修复机制方面取得进展

注浆加固技术能有效改善岩土体物理力学性质，将破碎围岩形成整体的承载结构，从而对围岩大变形进行有效控制。然而，注浆工程的固有隐蔽性令我们难以直接观测浆液在裂隙岩体中的扩散过程。岩体孔隙-裂隙结构分布的复杂性，使得浆液的运移扩散特征难以被准确评估量化。此外，深部高地温环境极易诱发浆液的物化性质发生改变，浆液扩散特征复杂性进一步提升。上述原因使得当前深部注浆理论发展相对落后，难以为高地温隧道工程注浆加固提供科学的理论指导和设计依据。

为此，中国科学院武汉岩土力学研究所地下工程研究团队联合武汉大学相关研究人员，研究了高地温条件下裂隙围岩注浆扩散特性和强度修复机制。（1）考虑低场核磁共振监测方法可以通过捕捉氢原子弛豫特征来精确表征岩体孔隙及裂隙内的流体分布，搭建了基于低场核磁共振实时监测的注浆试验平台，实现了对浆液在裂隙岩体内部扩散运移的实时观测和定量分析；提出了相对充填度的计算依据，定量揭示了温度、围压、注压和裂隙倾角对浆液扩散特征的作用规律。（2）揭示了温度-注浆压力-浆岩界面抗剪力学性能之间的作用规律，提出了温度相关的浆岩界面剪切力学参数的衰减模型和峰值抗剪强度力学模型，为高地温隧道注浆加固效果预测算法提供理论模型。

相关研究成果发表在中国科学院TOP期刊《Rock Mechanics and Rock Engineering》和《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》上，本研究由国家自然科学基金（51974289、42302316和U22A20234）共同资助。

论文1：https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-023-03463-4

论文2：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1365160923002265

图1 基于低场核磁共振实时监测的注浆试验平台

图2 高地温注浆扩散特性（a）浆液温度-粘度时变性（b）注浆量-温度

图3 温度相关注浆强度修复模型（a）内摩擦角性（b）粘聚力