注浆理论之劈裂注浆理论

      在注浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张，或形成新的裂缝或孔隙，从而使低透水性地层的可注性和浆液的扩散距离增大。这种注浆法所用的注浆压力相对较高。
      劈裂注浆是目前应用最广泛的一种注浆方法，其理论远远滞后其应用。劈裂注浆是在钻孔内施加液体压力于弱透水性地基中，当液体压力超过劈裂压力(渗透注浆和压密注浆的极限压力)时土体产生水力劈裂，也就是在土体内突然出现一裂缝，于是吃浆量突然增加。劈裂面发生在阻力最小主应力面，劈裂压力与地基中的主应力及抗拉强度成正比，浆液愈稀，注入愈慢，则劈裂压力愈小。劈裂注浆在钻孔附近形成网状浆脉，通过浆脉挤压土体和浆脉的骨架作用加固土体。
      劈裂注浆是一个先压密后劈裂的过程。浆液在土体中流动分为三个阶段：
      第一阶段——鼓泡压密阶段。刚开始注浆，浆液所具备的能量不大，不能劈裂地层，浆液聚集在注浆管孑L附近，形成椭球形泡体挤压土体。劈裂注浆初始阶段吃浆量少，而压力增长快，说明土体尚未裂开，注浆过程中的第一个峰值压力即为启裂压力；启裂压力前的劈裂注浆阶段称为鼓泡压密阶段(与压密注浆相似)。
      第二阶段——劈裂流动阶段。当压力大到一定程度时(启裂压力)，浆液在地层中产生劈裂流动，劈裂面发生在阻力最小的小主应力面。当地层存在已有的软弱破裂面，先沿着软弱面劈裂流动。当地层比较均匀时，初始劈裂面是垂直的。
      劈裂流动阶段的基本特征是，压力值先是很快降低，维持在一低压值左右摆动，但是由于浆液在劈裂面上形成的压力推动裂缝迅速张开，而在裂缝的最前端出现应力集中，所以这时压力虽然低，却能使裂缝迅速发展。
      第三阶段——被动土压力阶段。裂缝发展到一定程度，注浆压力又重新上升，地层中大小主应力同时发生变化，水平向主应力转化为被动土压力状态(即水平主应力为最大主应力)，这时需要有更大的注浆压力才能使土中裂缝加宽或产生新的裂缝，出现第二个压力峰值，由于此时水平向压力大于垂直向压力，地层出现水平向裂缝(即二次劈裂)。
      被动土压力阶段是劈裂注浆加固土地基的关键阶段，垂直劈裂后大量注浆，使小主应力有所增加。缩小了大小主应力之间的差别，提高了土体的稳定性，在产生水平劈裂后形成水平方向的浆脉时，就可能使基础上抬和纠偏。浆脉网的作用是提高土体的法向应力之和，并提高土体的刚度。