浆液在透明复制裂隙中驱替行为的可视化试验研究

在地下工程中，注浆技术是修复裂隙岩体和封堵地下水的重要手段。了解浆液在岩石裂隙中的流动行为对优化注浆方案有重要意义。通过可视化试验研究了粗糙裂隙中浆液性质对注浆过程的影响规律，提出了驱替模式试验相图，并阐明了其细观机制。试验结果表明，浆液的驱替行为与传统牛顿流体不同，注浆速度和浆液质量分数显著影响粗糙裂隙中浆液的驱替模式；在浆液的驱替过程中，浆液流变性质和裂隙开度变异性的共同作用及其相互反馈影响引起的黏度变化是形成不同驱替模式的重要原因；注浆流速越小，浆液质量分数越大，两相界面越稳定，浆液最终填充率越高；驱替过程中浆液难以完全填充裂隙的较小开度区域，且随着注浆流量的增加，浆液最终填充率呈现明显的非单调性；浆液最终填充率受驱替形态的影响显著，基于界面稳定分析理论，推导了浆液在粗糙裂隙中驱替形态转变的临界条件。该研究成果揭示了粗糙裂隙中浆液扩散的机制，可为评价与控制岩体注浆效果提供参考依据与技术思路。