聚丙烯酸酯改性水泥注漿材料力學性能與微觀結構研究1)

吳龍驥 吳志軍 翁 磊

(武漢大學土木建筑工程學院，武漢 430072)

隨著我國交通路網向西部及西南山區快速拓展，遇到了各種極端復雜的地質條件，其中斷層破碎帶是施工過程中最為常見的不良地質體[1-2]。斷層破碎帶中的巖體存在大量不規則裂隙，嚴重削弱了地層的整體性和穩定性，容易引發滑坡、坍塌等工程事故，對施工安全構成嚴重威脅[3]。注漿技術作為一種高效修復破碎巖體、提高圍巖強度的加固手段，在處理不良地層加固實踐中得到廣泛應用。通過將漿液注入到巖層的裂隙或孔隙中，使漿液在固結后將原含有張開裂隙的斷層破碎帶膠結成整體，進而提升巖體的強度[4]。注漿材料作為注漿技術中最關鍵的組成部分，直接影響最終的加固效果。

注漿材料根據主劑不同可分為無機注漿材料、有機注漿材料以及無機–有機復合注漿材料等3 類。以水泥基為主的無機注漿材料具有來源廣、成本低的優點，被廣泛應用于圍巖加固[5-6]。利用純水泥漿液進行注漿加固，張農等[7]發現了注漿固結后巖石的殘余強度增大，且側向變形和徑向變形趨于協調，塑性變形性能增大。劉長武等[8]研究發現加固后的巖石其結構面的內聚力得到了顯著提高。Liu 等[9]研究發現水泥漿液能顯著提高巖石的法向和切向抗變形能力，其抗剪剛度提高了約2 倍。然而，水泥基漿液凝固時間長，漿液結石體后期干縮性大、易開裂，難以達到長期加固巖體的目的。有機注漿材料主要包括聚氨酯類、環氧樹脂類以及酚醛樹脂類等化學漿液，具有黏度低、凝膠時間易調節等優點[10-12]，但漿液的制備工藝往往復雜，同時價格昂貴、不環保，限制了其大規模應用。……