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动水环境下聚氨酯注浆扩散特性及堵水效果试验研究

地下工程；动水介质；聚氨酯堵漏；模型试验；多物理场仿真

地下工程施工环境复杂，水系丰富，由此引发的突涌水、结构渗漏普遍具有突发性高、危害性大和破坏性强等特点，直接或间接威胁地下工程施工安全。本文依托中国深圳深惠城际大鹏支线葵涌站基坑工程，针对富水岩溶强发育地层基坑开挖突涌水问题，设计地下动水条件下用于多地层介质聚氨酯注浆封堵效果评价试验，研究动水作用下聚氨酯注入点位、注入量封堵地下水效果，并利用多物理场仿真软件模拟验证地下动水环境下聚氨酯浆液扩散分布规律。研究结果表明：1）设计的地下动水条件下用于多地层介质聚氨酯注浆封堵效果评价试验平台及方法对分析动水条件聚氨酯封堵效果是可行的，具有一定的研究借鉴意义；2）明晰了不同灌浆点位适配变化流速地下动水时聚氨酯合理消耗量，在7.5cm管式渗漏通道下，以地下水流速度0.4m/s为例，聚氨酯注入点位与渗漏点位相差0.5m以内，则聚氨酯输送流量可选择6～12L/min，可实现聚氨酯短时间（1min）内封堵地下来水，可借鉴至实际工程；3）从聚氨酯浆液颗粒扩散规律、体积分数及流速分布三方面验证了数值模拟的合理性，数值模拟结果与试验结果基本相符，可用于其他复杂工况下动水裂隙注浆过程的计算；4）针对上跨既有大型岩溶塌陷区未探底地连墙车站基坑突涌水风险，可按照探寻渗漏路径→隔断水力供给→降低坑外水力供给→降低地下水流速及压力的工艺流程进行处理，可对类似地层、工程病害现象提供经验借鉴。