[发明专利]一种岩溶管道型涌水高效封堵超高膨胀注浆材料及其制备、使用方法和应用

说明书

本发明属于地下工程封堵材料技术领域，尤其涉及一种岩溶管道型涌水高效封堵超高膨胀注浆材料及其制备、使用方法和应用。该注浆材料包含高分子聚合物颗粒体A与交联固化液B，所述高分子聚合物颗粒体A具有镶嵌式核壳结构，其中，初级高分子吸水树脂为内核，胶凝催化剂部分附着在内核表面形成了外壳，同时，还有部分胶凝催化剂渗入内核形成镶嵌结构；使用前将高分子聚合物颗粒体A与交联固化液B搅拌，使其充分混合；然后将得到的混合液作为注浆材料注入岩体破碎带的裂隙中，即可。本发明提出的注浆材料可高效的治理高压大流量岩溶突涌水，改善并提高涌水封堵效率，进一步促进我国重大地下工程建设。

技术领域

本发明属于地下工程封堵材料技术领域，尤其涉及一种岩溶管道型涌水高效封堵超高膨胀注浆材料及其制备、使用方法和应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着社会的快速发展，交通工程发展迅猛，基础设施建设的步伐持续加快，铁路、隧道、公路、矿山等项目日益增多。特别是随着21世纪海上丝绸之路的大力实施，我国东部沿海地区对城际、省际交通建设提出了巨大需求。截至2018年底，我国建成的公路、铁路隧道数量超过3万座，总里程超3.5万km。此外，我国在建隧道线路5289km，规划隧道线路超过2.8万km。然而我国地形地貌复杂多变，建设中经常穿越岩溶区，由于裂隙、管道、溶洞等不良地质构造极为发育，水力联系通畅，致灾性强常，地下工程建设过程中常遭遇突涌水引发的灾难。施工期突涌水、岩层失稳坍塌等灾害对隧道安全构成了重大威胁，造成严重的经济损失、工程停滞、环境破坏，甚至人员伤亡，严重威胁社会稳定与经济发展。

隧道建设过程中突涌水灾害频发的关键问题在于岩溶区隧道突水塌方灾害发生机理极为复杂，对灾害控制技术水平要求极高。虽然国内外相关学者针对不同的工程问题，研发了不同的注浆材料，提出了不同的治理方法。然而岩溶富水区具有水源补充性强、地质构造复杂、水力联通强且呈现压力状态、流量大、流速快等特点，使得现有的注浆材料与治理技术体系缺乏针对性，难以实现上述灾害的有效封堵与加固治理，导致隧道工程建设与工程运营一直处于高风险状态。

本发明的在先专利(授权公告号：CN 109535306 B)提出了一种用于高压大流量岩溶突涌水治理的膨胀高分子注浆材料及制备方法，该注浆材料包括丙烯酸溶液、交联剂、引发剂、表面交联剂、携带液。该膨胀高分子注浆材料具有膨胀倍率高达101-304倍、膨胀速率可调、环保无污染、对岩溶涌水具有高效封堵治理效果的技术优势，显著提高了地下工程突涌水治理效率。然而，本发明人在后续的进一步研究中发现：尽管这种膨胀高分子注浆材料堵水依靠丙烯酸树脂颗粒遇水迅速膨胀，颗粒体积迅速增长，颗粒相互挤压，形成封堵体进而实现涌水封堵，但是，该专利明确指出该灌浆材料的携带液只具有携带运输丙烯酸树脂颗粒的效果，并不能与颗粒本身反应，综上，该携带液不具有使丙烯酸树脂颗粒交联固化的能力。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，为了进一步提高注浆材料对岩溶突涌水的封堵效果，本发明提出了一种岩溶管道型涌水高效封堵超高膨胀注浆材料及其制备、使用方法和应用。本发明通过研究高聚物结构与性能的关系，运用分子结构设计理论，分别从遇水膨胀倍率、耐盐性能、胶凝固化速率、突涌水封堵性能等角度设计丙烯酸树脂颗粒及携带液(下文称为交联固化液)的组成和结构。本发明提出的注浆材料可高效的治理高压大流量岩溶突涌水，改善并提高涌水封堵效率，进一步促进我国重大地下工程建设。

本发明的第一目的，提供一种岩溶管道型涌水高效封堵超高膨胀注浆材料的制备方法。

本发明的第二目的，提供上述方法制备的超高膨胀注浆材料。

本发明的第三目的，提供上述方法制备的超高膨胀注浆材料的使用方法。

本发明的第四目的，提供上述制备方法制备的超高膨胀注浆材料的应用。