В мелких насыщенных песках повышение скорости нагнетания привело к разрыву грунта

Лабораторные эксперименты показали, что механизм распространения бентонито-цементного раствора в насыщенном песке существенно зависит от гранулометрического состава грунта и режима нагнетания. В крупном песке раствор распространялся сравнительно устойчиво через поровое пространство, тогда как в мелком и пылеватом песке повышение скорости нагнетания приводило к образованию трещин и локальному выпучиванию массива, передает ScienceDirect.

Исследователи использовали двухмерную физическую модель типа Hele-Shaw с полностью водонасыщенным грунтом. В экспериментах изменяли гранулометрический состав песка, скорость подачи раствора, водоцементное отношение и вертикальное эффективное напряжение.

Перемещения грунта регистрировали методом Particle Image Velocimetry. Это позволило непосредственно наблюдать развитие деформационной зоны во время инъектирования и отличать устойчивое проникновение раствора в поры от режима, при котором давление вызывает разрыв грунта.

В крупнозернистом песке увеличение водоцементного отношения и эффективного напряжения уменьшало деформации массива и способствовало более устойчивой фильтрации раствора. Для мелких и пылеватых песков увеличение скорости нагнетания, напротив, повышало вероятность нестабильного распространения раствора с развитием трещин.

Авторы предложили критерий цементируемости, который учитывает не только соотношение размеров частиц раствора и грунта, но и вязкостное давление относительно эффективного обжимающего напряжения.

Результаты показывают, что для выбора режима инъектирования недостаточно оценивать только размер пор. При слишком высокой интенсивности нагнетания даже потенциально проницаемый грунт может перейти от фильтрационного заполнения пор к гидроразрыву и локальной деформации массива.