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摘要：花岗岩地层区域往往全强风化岩体的深度变化较大，全风化岩层多呈砂质粘土、粘土质砂等土状，具有易崩解、压缩模量低、承载力低、物理力学性质较差等工程特点。对全强风化岩层进行灌浆性试验，以研究全强风化花岗岩的可灌性与颗粒级配、密实程度、风化程度的对应关系，研究不同浆液材料的有效性，确定最佳的灌浆设计参数。
关键词：全强风化花岗岩；灌浆试验；可灌性
1 引言
目前普遍认为全强风化花岗岩体的可灌性较差，本文拟采用合适的钻孔方法和技术手段，开展全强风化花岗岩层灌浆试验，以研究全强风化花岗岩的可灌性与颗粒级配、密实程度、风化程度的对应关系，研究不同浆液材料的有效性，确定最佳的灌浆设计参数。
2 灌浆试验方法及过程
2.1 试验地点
灌浆试验结合中部某抽水蓄能电站可研勘测开展，基岩岩性为花岗岩。试验1区和试验2区分别位于上、下水库坝址区右岸全强风化岩体深厚部位。
2.2 试验布置
试验1区共布置2个灌浆孔（ZKS90、ZKS91），3个检查孔（ZKS90-1、ZKS91-1和ZKS91-2）；试验2区共布置1个灌浆孔（ZKX96），1个检查孔（ZKX96-1）；灌浆钻孔与检查孔间距约0.5~1.0m。分别在灌浆钻孔和检查孔内进行灌浆前后压水试验和声波测试，形成一组灌浆试验孔。
2.3 试验方法及参数确定
（1）灌浆材料
灌浆所用水泥分为普通硅酸盐水泥和超细硅酸盐水泥两种，试验过程中可在水泥浆液中掺入砂、黏性土等掺合料，同时根据灌浆需要，在水泥浆液中掺入速凝剂、稳定剂以及其他外加剂。
（2）试验方法
采用自上而下分段灌浆法、孔口封闭灌浆法。灌浆试验采用自上而下逐段进行，全风化下段灌浆压力定为0.2MPa、0.4MPa和0.6MPa 三个等级，强风化岩体灌浆压力定为0.4MPa、0.6MPa和0.8MPa 三个等级。每层位每个压力下需开展3-6组灌浆试验。采用强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥或超细硅酸盐水泥，水灰比为2：1、1：1、0.8：1、0.5：1（重量比）四级，初定开灌水灰比2：1，根据灌前压水试验成果进行确定。在确保抬动变形值不超过允许值的条件下，在达到最大灌浆压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min后可结束灌浆。
3 注灰量分析
试验1区总灌浆试段13段，灌浆段长度为35.20m，其中：全风化层下段灌浆试段9段，长度为22.90m，平均单位注灰量为167.30kg/m；强风化灌浆试段4段，长度为12.30m，平均单位注灰量为130.89kg/m。
试验2区总灌浆试段6段，灌浆段长度为15.70m，其中：全风化层下段灌浆试段1段，长度为2.70m，平均单位注灰量为61.67kg/m；强风化层灌浆试段4段，长度为12.30m，平均单位注灰量为140.38kg/m。
试验1区注灰量表明风化程度越深，岩体的单位注灰量越大。
通过分析可知，在同一段岩体中，随着灌浆压力的增加，注灰量逐渐增大，但注灰量增加的趋势逐渐变慢，说明随着灌浆压力的增加，越来越多水泥浆体向岩体中扩散，但随着灌浆过程进行，水泥浆体的凝固，岩体中的裂隙逐渐封闭，岩体的可灌性逐渐变差。
由上表明不同风化程度的花岗岩，在相同的灌浆参数下，灌浆效果差异较大，强风化层岩体的可灌性相对较好；全风化层下段岩体平均单位注灰量为114.49 kg/m，强风化层岩体平均单位注灰量为135.64kg/m。
4 试验结果与分析
灌浆质量检查以声波测试岩体波速为主，并结合钻孔压水试验、钻孔岩芯检查等综合评定。
（1）岩体的渗透性
试验1区全风化层下段岩体灌浆前共完成9段压水试验，平均透水率q为2.00Lu，其中2段透水率q≥3Lu，7段透水率q≤3Lu；灌浆后检查孔共进行压水试验9段，平均透水率为0.71Lu，其中2段透水率3Lu≥q≥1Lu，7段透水率q≤1Lu。强风化层岩体灌浆前共完成4段压水试验，平均透水率q为15.90Lu，其中2段透水率q≥10Lu（分别为38.89Lu和21.36Lu），2段透水率q≤1Lu；灌浆后检查孔共进行压水试验4段，平均透水率为3.97Lu，其中2段透水率10Lu≥q≥3Lu，2段透水率q≤1Lu。
试验2区全风化层下段岩体灌浆前共完成1段压水试验，透水率q为3.31Lu，灌浆后透水率为2.79Lu。强风化层岩体灌浆前共完成5段压水试验，平均透水率q为4.07Lu，其中1段透水率q≥10Lu（10.75Lu），4段透水率3Lu≥q≥1Lu；灌浆后检查孔共进行压水试验4段，平均透水率为5.39Lu，其中1段透水率q≥10Lu（11.56Lu），1段透水率q≤1Lu，3段透水率10Lu≥q≥3Lu。
从试验1区和试验2区的灌浆前后压水试验成果表明，试验1区全风化层下段岩体平均透水率从2.00Lu降至0.71Lu，强风化层岩体平均透水率从15.90Lu降至3.97Lu；试验2区全风化层下段岩体平均透水率从3.31Lu降至2.79Lu，而强风化层岩体平均透水率从4.07Lu升至5.39Lu。说明全风化层下段和强风化层花岗岩灌浆后整体渗透性均有不同程度的降低，全风化层下段岩体灌浆效果更为明显；不同透水性的岩体灌浆效果差异大，弱透水岩体灌浆适宜性较好。
（2）岩体的完整性
岩体完整性的检验主要通过测试灌浆前后灌浆孔和检查孔岩体的声波波速来确定，先导灌浆孔进行灌前声波检测，针对检查孔进行灌后声波检测，检测均采用单孔声波。
试验1区灌浆前全风化层下段岩体平均波速为1833m/s，强风化层岩体平均波速为2683m/s；灌浆后全风化层下段岩体平均波速为1940m/s，强风化层岩体平均波速为2982m/s，提高比例分别为5.84%和11.14%。试验2区灌浆前全风化层下段岩体平均波速为1753m/s，强风化层岩体平均波速为2328m/s；灌浆后全风化层下段岩体平均波速为1906m/s，强风化层岩体平均波速为2537m/s，提高比例分别为：8.73%和8.98%。
从试验1区和试验2区的灌浆前后声波测试成果对比分析，表明不同风化程度的岩体完整程度均有提高，全风化层下段岩体完整性提高5.84~8.73%，强风化层岩体完整性提高8.98~11.14%，提高比例约10%。其中试验2区全风化层下段岩体完整性提高程度较试验1区大，灌浆效果更为明显，可能是在试验2区采用了超细硅酸盐水泥，岩体的可灌性提高；试验1区强风化层岩体完整性提高程度较试验2区大，说明灌浆对强风化层破碎岩体的完整性效果更明显。
（3）表观取芯检查
通过灌浆前后钻孔岩芯对比可以看出在检查孔整孔的不同深度均见有水泥结石，从岩芯结石情况可以看出，强风化岩体岩体破碎，裂隙相对发育，灌浆效果较好，多数可以看到水泥固化结石与风化岩体胶结的情况。
5 结论
（1）不同风化程度的岩体可灌性差异较大，在常规的灌浆参数下，强风化岩体则可灌性较好，而全风化由于细颗粒含量较高，可灌性较差。
（2）对于全强风化岩体，平均粒径40~100um的普通水泥的可灌性较差，而平均粒径10~30um的超细水泥可灌性相对较好。
（3）通过调整合适的灌浆参数，可使水泥浆液在全强风化岩体中的渗透半径达到1.5~3.5m。
（4）在合适的灌浆参数下，平均单位注灰量与岩体的风化程度密切相关，岩体风化程度越强，岩体的单位注灰量越大。
（5）在同一段岩体中，随着灌浆压力的增加，注灰量逐渐增大，但注灰量增加的趋势逐渐变慢。
参考文献：
[1]SL62-2014，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S]
[2]JGJ 63-2006，混凝土拌和用水标准[S]
[3]SL 291-2003，水利水电工程钻探规程[S]