[发明专利]一种富水破碎断裂带地层新型注浆材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种绿色环保的富水破碎断裂带地层新型注浆材料及其制备方法，涉及富水破碎地层的加固与防渗，属于岩土工程灾害防治领域。新型注浆材料主要由氧化石墨烯(GO)、水泥(PO)、粉煤灰(FA)和速凝剂组成，配比按重量份数计为：氧化石墨烯0.15份、水泥400份、粉煤灰100份、速凝剂5~8份以及水400份。使用时按上述配比混合搅拌均匀并注入富水破碎断裂带地层。本发明的新型注浆材料具有流动度高、析水率低、凝结时间可控、结石体强度高、防渗性能好、无毒、操作简便等优点，是一种低碳绿色、高性能的富水破碎断裂带地层注浆加固及防渗材料。

技术领域

本发明涉及一种新型注浆材料，具体涉及一种富水破碎断裂带地层新型注浆材料及其制备方法，属于岩土工程与材料学科交叉领域。

背景技术

随着我国城镇化水平的不断加快，城市地下空间开发和地铁建设蓬勃发展。城市地铁建设可有效缓解交通压力，缩短城乡之间的距离，加快地铁沿线区域的经济发展，同时提升城市居民的生活便利感和幸福感。为加快城市发展和满足人民对美好生活的向往和需要，我国各大城市的地铁网仍需不断的完善和扩大。工程建设中面临的地质条件更加复杂，富水破碎带是城市建设中经常遇到的不良地质条件。富水断裂带中岩体破碎导致其稳定性差、强度低，尤其在地下水丰富区破碎岩体含水量高、渗透性好。地铁隧道穿越富水破碎带区域因围岩承载力差，易导致顶板坍塌，同时诱发大量涌水突泥等地质灾害。地铁车站位于富水破碎带区域由于基坑开挖，破碎带周围水系相互连通，造成基坑外的水通过破碎带渗流进入基坑内部，引起基坑外地下水位下降，形成降水漏斗，导致不均匀沉降，危害周边建筑、地面道路、管线和地下设施的安全，同时易引起基坑突涌，延误工期，工程投资增加，引发工程事故，甚至造成人员伤亡，引发不良的社会风险。

注浆技术具有很强的适应性，已成为治理破碎带最主要的技术手段。通过注浆设备将浆液注入破碎岩体中，充填破碎带中岩体的空（孔）隙和裂隙，提高岩体间的胶结强度，改善岩体的力学性能，并提高整体稳定性；同时，浆液充填裂隙、空（孔）隙能阻隔破碎岩体间的水力联系，提高破碎岩体的抗渗性能，降低工程建设过程中地质灾害发生的风险。

注浆材料是影响工程注浆加固效果的重要因素。目前注浆材料种类繁多，主要分为有机类和无机类。有机化学类浆液流动性好、可注性强，但是化学类浆液一般具有毒性，耐久性差且价格较贵，在富水破碎带区域使用容易造成地下水污染，且用量难以控制。无机类水泥基注浆材料具有耐久性较好、强度高、无毒无味、价格低廉等优点，但是由于其凝结时间长、结石率低、早期强度不高、体积收缩，难以有效的治理富水破碎带。而且生产水泥需要消耗巨大的能源，研究数据显示，水泥生产消耗的能源约占工业总能源的12%~15%。此外，水泥生产过程排放的二氧化碳约占人类活动总二氧化碳的5% ~ 6%，约占全球变暖的2%。因此，针对富水破碎带注浆加固治理以及国家“双碳”目标下，研发一种低碳绿色、经济环保的注浆材料对富水破碎带治理和推广使用具有重要的实践意义和深远的科学价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统富水破碎带地层注浆材料存在的缺陷，导致注浆效果不理想。提供了富水破碎断裂带地层新型注浆材料及其制备方法，该新型注浆材料具有流动度高、析水率低、凝结时间可控、结石体强度高、防渗性能好、无毒、低碳绿色、操作简便等优点，能够很好加固富水破碎带地层，提高其强度和防渗性。此外，可降低水泥用量，节约能源消耗，同时实现粉煤灰工业废渣的高效利用，对促进低碳绿色发展具有积极作用。

为实现上述发明目的，本发明公开了以下技术方案：

一种富水破碎断裂带地层的新型注浆材料，包括GO-FA协同效应改性水泥注浆材料，其中，GO为氧化石墨烯，FA为粉煤灰。