千里之堤毁于蚁穴,可见忽略构筑物内空隙对于结构安全性可用性的影响必将造成严重的后果,注浆技术利用可凝固的浆体,可以在不损坏原构筑物的同时对原构筑物的空隙进行封堵加固,具有独特的优势。自注浆技术诞生以来,就开始了其自我完善的步伐,经过200年的发展,已经运用于土木工程的许多方面,在隧道注浆堵水方面早已广泛运用,但是针对隧道二衬的渗漏水的贯通裂缝的扩散规律研究却没有跟上工程施工的脚步。通过研究以超细水泥为主剂浆液的不同水灰比、掺入膨润土、掺入粉煤灰的各种配比浆液中,一定体积净浆的结石体体积的变化情况,接着利用MCR102型流变仪对一系列配比的超细水泥浆液的剪切速率剪切应变进行了测试,然后根据Navier-Stokes方程建立了相应扩散模型,最终通过模型实验模拟了浆液在贯通裂缝中的扩散形态,探究了浆液在裂缝中的扩散规律,主要结论:⑴实验证明,浆液的结石率与水灰比呈反相关,同膨润土掺量成正相关,同粉煤灰掺量负相关。通过正交试验,发现影响注浆浆液结石率的的主要因素为,水灰比和膨润土掺量;找到了稳定性较好的浆液配比。⑵实验发现,不同配比下的超细水泥浆液剪切速率-剪切力曲线同宾汉流体的数学描绘形式一致,且没有因配比的变化而发生流型变化,为宾汉流体。不同配比中,随超细水泥水灰比的变大,浆液的粘度变小;膨润土掺量的提高,超细水泥净浆的粘度随之提高;粉煤灰掺量的提高,超细水泥浆液的粘度持续减小。⑶基于流体力学中描述粘性流体的Navier-Stokes方程,探讨了以超细水泥浆液为主剂的浆液这类宾汉流体在隧道二衬直墙贯通裂缝中以圆管流的形式扩散,考察了如裂缝宽度、注浆材料粘度、注浆时间等注浆参数与浆液最终扩散距离之间的关系。最终建立宾汉型流体,在隧道二衬直墙贯通裂缝中的扩散模型,得到了一定程度上的浆液扩散模型。从模型中可以知道,浆液的扩散半径与裂缝宽度、宾汉流体的粘度及初始剪切力、注浆时间等因素相关。⑷实验中,不同裂缝宽度、浆液不同的配比、不同的注浆速度均表现出了对于浆液扩散轨迹的影响特性,超细水泥净浆扩散轨迹中相同的特点是浆液的扩散形态均为椭圆,而不同的影响因素则反映为该椭圆的长短轴之比的区别;随着注浆时间的增加,浆液扩散的边界扩大,由浆液不同时间的扩散形态明显看到,初始扩散速率较大,而后扩散速率较慢,最后浆液扩散边界浆液扩散在x轴±向的最大距离有一个极限值,约在20s~25s出现。同时与x轴±向的区别在于,y轴正向的浆液扩散边界受重力场的阻碍作用,浆液扩散边界的极限值出现得更快;y轴负向的浆液扩散受重力场的增强作用,浆液扩散速度斜率在25s时仍以一定速率增加。