富水粉细砂地层注浆三维颗粒流数值模拟分析

尤  田，刘  军，吴玉勤，荀桂富，金  鑫

 （北京建筑大学 土木与交通工程学院，北京  100044）

摘  要：对于富水粉细砂层，由于其具有渗透系数小浆液难以渗入的特殊工程性质，注浆效果往往达不到预计的要求是土木工程界的一大难题，因此对该地层的注浆研究具有重要意义。以北京地铁10号线劲松站—潘家园站区间隧道施工过程中所遇到的富水粉细砂土层为研究对象，通过基于离散元理论的数值模拟软件PFC^3D从微观上模拟注浆，总结在不同注浆压力下浆液的扩散规律和孔隙率的变化情况，并将模拟结果和实际工程情况进行对比，从而确定最佳的注浆压力。工程实际注浆情况和模拟结果均表明，当注浆压力不足时，浆液首先表现为渗透注浆，形成不规则的浆泡并对土体产生挤密作用；当注浆压力达到启裂压力，则表现为劈裂注浆，形成脉状、斑状、星点状结石体，结石体和土体形成的复合土体使土层的性质得到明显增强，达到注浆预计的效果。

 关键词：地铁；隧道施工；富水粉细砂；劈裂注浆；离散元；PFC^3D