[发明专利]一种适用于富水碎粉岩地层的高渗透、高粘结型注浆加固材料及其制备方法

说明书

本发明属于注浆加固材料领域，提供了一种适用于富水碎粉岩地层的高渗透、高粘结型注浆加固材料及其制备方法，由以下组分按重量份数计：硅酸盐溶液20～35份，固化剂30～60份，速凝剂10～15份，增强剂1～5份，增稠剂0.2～1份，表面活性剂0.1‑0.5份，废水15‑30份。本发明解决了现有常规注浆材料(如水泥、超细水泥等颗粒型浆材)本身性能的局限性，其难以进入碎粉岩空隙内，进行有效固结，导致渗透注浆难以达到设计效果。而且制备的注浆加固材料具有低黏度、良好渗透性，从而解决碎粉岩特殊地层灌浆问题，保证整体灌浆质量，为解决深埋长隧洞类似关键地质问题提供材料治理方案。

技术领域

本发明涉及注浆加固材料领域，具体提供一种用于富水碎粉岩地层的高渗透、高粘结型注浆加固材料及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分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。

随着基础设施建设的快速发展，交通、水利水电等重大工程建设迎来了全新的发展机遇，极大的促进了深长隧道(洞)工程的建设。尤其是随着交通路网向遍布崇山峻岭的地区纵深拓展，出现了数百条“埋深千米，长度超10公里”的隧道工程，并具有“大埋深、长洞线、高应力、强岩溶、高水压、构造复杂、灾害频发”等显著特点。

某些隧洞全长约60km，最大埋深超过1000m，沿程穿越大量的断层破碎带、岩溶、碎裂岩、碎粉岩等不良地质段，面临突水突泥灾害治理难、碎粉岩不良地质段难以注浆加固等重大技术难题，地质灾害发生频率及工程建设难度世界罕见。因此，亟需开展高渗透、高粘结型注浆加固材料研发及其关键应用技术，为解决深埋长隧洞类似关键地质问题提供材料治理方案和技术支撑。

目前处理地下工程注浆材料主要应用材料为水泥、超细水泥等颗粒型浆材，但碎粉岩可注性极差，其受构造研磨作用颗粒极细(≤0.01mm)，具有致密性强、渗透性差，一定隔水性等特征，常规浆液难以进入碎粉岩空隙内，渗透注浆难以达到设计效果。同时，随着社会环保意识的增强，制备水泥原料不可再生、生产能耗高、成本高等问题逐渐凸显。

发明内容

目前水泥基注浆材料被广泛应用于地下工程灾害防控领域，但其本身性能的局限性(渗透性差)，难以适用于碎粉岩特殊地层，现有市面尚无存在碎粉岩地层适用性强的高渗透、高粘结型注浆加固材料。同时，水泥生产在资源问题(石灰石资源不可再生、粘土资源限制开、采煤炭资源不可再生)和环境问题(生态环境问题、温室效应加剧、能源消耗大)上日益突出。

针对这些不足，本发明提出一种用于富水碎粉岩地层的高渗透、高粘结型注浆加固材料。该材料不仅具有低黏度、高渗透、高粘结等性能，而且实现了不使用传统水泥，减少了水泥用量，绿色环保，制备工艺简单，成本低廉适宜向社会推广应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种用于富水碎粉岩地层的高渗透、高粘结型注浆加固材料，由以下重量份的原料组成：硅酸盐溶液20～35份，固化剂30～60份，速凝剂10～15份，增强剂1～5份，增稠剂0.2～1份，表面活性剂0.1-0.5份，废水15-30份；

所述固化剂为甘油类酯、醋酸乙酯、稀磷酸、缩合磷酸盐、β-硅酸二钙、脂肪胺、脂环胺、低分子聚酰胺、芳香胺、酚醛胺、酸酐类、咪唑类、硫醇类中的一种或任意几种复合。

为实现碎粉岩特殊地层灌浆堵水加固目的，本发明研发了具有低黏度、良好渗透性的注浆加固材料，从而解决了局部特殊地层灌浆问题。

本发明的第二个方面，提供了一种用于富水碎粉岩地层的高渗透、高粘结型注浆加固材料制备方法，包括：

将硅酸盐溶液、增稠剂、增强剂混合得混合料A，将固化剂、速凝剂与废水混合得混合料B；