中文名称

黏土灌浆

英文名称

clay grouting

定　　义

利用灌浆泵或浆液自重，通过钻孔把黏土浆压送到土体内的工程措施。

应用学科

水利科技（一级学科），水利工程施工（二级学科），地基处理（水利）（三级学科）

黏土的化学组成、矿物组成和颗粒组成决定着黏土的工艺性能：

黏土壤土可塑性

黏土与适量的水混合后形成泥团，在外力的作用下，泥团发生变形但不开裂，外力散去后，仍能保持原有形状不变，黏土的这种性质称为可塑性。

黏土壤土结合性

黏土的结合性是指黏土结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团并且有一定的干燥强度的能力。黏土的结合性对于半成口的干燥、修坯和上釉存在着重要的影响。黏土垢结合性由其结合瘠性料的结合力的大小所决定的，而结合力的大小又和黏土矿物的种类、结构等因素相关。一般来讲，可塑性强的黏土，其结合力也大。

黏土壤土触变性

黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，黏度会降低，而其流动性则会增加，静止后逐渐恢复原状。此外，泥浆放置一段时间后，在保持原水分不变的条件下也会出现变稠和固化的现象。黏土的这种性质称为触变性。

黏土壤土收缩

黏土泥料在一定温度下干燥时，由于颗粒间水分的排出，颗粒之间相互靠拢以及颗粒间距缩短而引起的体积收缩，称为干燥收缩。干燥后的黏土泥料经过高温煅烧时，由于发生诸如脱水作用、分解作用、莫来石的生成、石英的晶型转化、易熔杂质的转化以及各类熔融物填充质点间空隙等一系列物理化学变化，使得黏土泥料进一步收缩，称为烧成收缩。成型黏土样品经过干燥和煅烧后的尺寸总变化称为总收缩。

黏土壤土烧结

黏土是由多种矿物混合而成的，没有固定的熔点，而是在一定的温度范围内逐渐软化。

当黏土在加热煅烧的过程中，到达一定温度（800℃~900℃）后，继续升高温度时，黏土中低共熔物质开始熔化，液相出现并逐渐增加，填充在固体颗粒之间，由于液相表面张力的作用，使得未熔颗粒进一步靠拢，引起体积急剧的收缩，气孔率下降，密度提高，这种对应体积开始急剧变化时的温度称为开始烧结温度。

当温度继续升高时，收缩将不断增大至最大值，气孔率降至最小值，密度达到最大值，黏土完全烧结，此时对应的温度称为烧结温度。

容许灌浆压力定义

灌浆是通过钻孔(或预埋管)，将具有流动性和胶凝性的浆液，按一定配比要求，压入地层或建筑物的缝隙中胶结硬化成整体，达到防渗、固结、增强的工程目的。灌浆按其作用可分为帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆、接触灌浆、接缝灌浆、补强灌浆和裂缝灌浆等；按灌浆材料可分为水泥灌浆、黏土灌浆、沥青灌浆及化学材料灌浆等。按组成灌浆浆液材料划分为：水泥灌浆、水泥砂浆灌浆、粘土灌浆、水泥粘土灌浆、硅酸钠或高分子溶液化学灌浆；按灌浆所起的作用划分为：防渗帷幕灌浆，岩石固结灌浆，填充隧洞混凝土衬砌层与岩石之间空隙的回填灌浆，混凝土坝体接缝灌浆，填充钢板衬砌与混凝土之间缝隙、混凝土坝体与基岩之间缝隙的接触灌浆，填充混凝土建筑物或土堤、土坝裂缝或空洞的补强灌浆；按被灌地层的构成划分为：岩石灌浆、岩溶灌浆（见岩溶处理）、砂砾石层灌浆和粉细砂层灌浆；按灌浆压力划分为：小于40×105Pa的常规压力灌浆，大于40×105Pa的高压灌浆；按灌浆机理划分为:采用一般压力的压入式灌浆，采用较高压力将岩石中原有裂隙撑大或形成新的裂隙的劈裂式灌浆。

容许灌浆压力灌浆技术

灌浆技术是当前水利水电工程中一种常用的加固水库、 防渗大坝的技术， 灌浆技术的种类相对较为繁多， 因此在使用的过程中， 需要结合水库的实际情况， 采取适合施工现场的灌浆技术提高水库的性能。

岩溶地区灌浆施工技术的应用

施工人员在处理岩溶地区地基的过程中，通常都是按照自身实践经验进行的施工，缺乏统一的管理，因此在会在一定程度上影响灌浆技术应用的效果。水利水电工程的大坝施工有两种，一种是无填充施工，一种是有填充施工。在管理上，有填充施工要比无填充施工要求高。在技术的选择上，一般情况下会根据岩溶的大小以及深度进行选择。

高压灌浆技术的应用

施工人员在对有填充大坝进行灌浆的过程中，不会对高压灌浆技术进行冲洗，因为这样可以使大坝内的填充物更加密实，从而提升大坝的防渗能力，提高大坝的稳定性与坚固性。不仅如此，不对高压灌浆技术进行冲洗，还会在灌浆的过程中使水泥浆的结构成为网状结构，从而使大坝的抗劈裂能力更强，让大坝变得更加的结实与稳固。

高压旋喷灌浆技术的应用

施工人员在岩溶地区对大坝的基础进行相应的处理时，除高压灌浆技术以外，还可以使用高压旋喷灌浆技术对大坝进行灌浆。高压旋喷灌浆技术需要借助机械设备的力量对大坝进行灌浆，施工人员使用在顶端装有喷嘴的钻井，利用高压泵，使其深入到土层中，直至达到事先设计好的深度，然后在上提的同时进行水泥喷射工作，从而在达到破坏周边土壤，对其进行搅拌的目的， 而使用这种施工方法，还有助于坚实的桩体的形成，从而增强大坝的强度， 提升大坝的稳定性。

浅层岩溶区灌浆技术的应用

施工人员在岩溶地区进行大坝的灌浆工作时，如果面对的是浅层的岩溶区，可以将岩溶区内的砂石进行挖掘，将其从所需要灌浆的施工区挖掘出来，然后使用水泥砂浆对需要回填的地方进行填补，从而保证大坝基础的坚实性，保证大坝修建的质量，提升大坝的性能，从而使其更好地发挥自身的功能， 造福于一方人民。

深层岩溶区灌浆技术的应用

通常情况下，施工人员将岩溶深度大于 50m 的岩溶区称之为深层岩溶区，如果在该区域使用浅层岩溶区的灌浆方法，需要花费较高的成本，因此不提倡使用。而如果使用高压旋转技术对该区域进行灌浆，又会存在较大的施工难度， 因此对于该区域的大坝灌浆，通常会使用普通的灌浆方法，这样不仅有助于施工单位保证施工的质量，对成本进行合理的控制，同时施工人员在灌浆的过程中，会将水泥浆灌注到更深的层次，对需要填充的地方进行填补，内部巨大的排挤力会使填充物更加密实地与水泥砂浆进行融合，对大坝起到加固的作用，延长大坝的使用期限 。2100433B

（一）矿物组成

为便于研究黏土的矿物组成，根据其性质和数量可分成两大类，即黏土矿物和杂质矿物。

黏土矿物的种类和性质已如前所述，主要为高岭石类、蒙脱石类和伊利石类，以及较少见的水铝英石等。

除此之外，在黏土形成过程中，常由于岩石风化未完全，或由于其它因素而混入一些非黏土矿物和有机物质，这些物质我们统称为杂质矿物。杂质矿物通常以细小晶粒极其集合体分散于黏土中，常会影响甚至决定黏土的工艺性能。

杂质矿物的类别及其影响：

1）石英和母岩残渣。这些杂质一般以较粗颗粒混在黏土中，对黏土的可塑性和干燥后强度产生很大影响。工厂多采用淘洗法除去粗颗粒杂质。

2）碳酸盐及硫酸盐类。细颗粒的碳酸盐分布在黏土中对其影响不大，碳酸盐在高温下可分解出CaO、MgO，起熔剂作用，能降低陶瓷的烧成温度。较多的硫酸盐在氧化气氛中容易引起坯泡。

3）铁和钛的化合物。这类杂质矿物能使坯体呈色，降低黏土的耐火度，也会严重影响制品的介电性能、化学稳定性等。

4）有机杂质。黏土中存在少量的有机杂质，可以增加黏土的可塑性和泥浆的流动性，但有机物质过多时也可能会造成瓷器表面起泡与针孔。

（二）化学组成

由于黏土中的主要黏土矿物都是含水的铝硅酸盐。此外，还有少量的碱金属氧化物以及碱土金属氧化物等。

一般黏土原料的化学分析如包括以上九个项目，即已满足生产上的参考需要。

（三）颗粒组成

是指黏土中含有不同大小颗粒的质量分数。

为什么黏土中的细颗粒愈多愈好？由于细颗粒的比表面积大，其表面能也大，因此黏土中的细颗粒愈多时，则其可塑性愈强，干燥收缩大，干后强度高，在烧成时也易于烧结，烧后的气孔率也小，有利于成品的力学强度、白度和半透明度的提高。

此外，黏土的颗粒形状和结晶程度也会影响其工艺性质。片状结构比杆状结构的颗粒堆积致密，塑性大、强度高；结晶程度差的颗粒可塑性也大。

测定黏土原料颗粒大小的方法很多，有用显微镜、水簸法、浑浊计法、吸附法等。最简单和最普通的方法是筛分析（0.06mm以上）与沉降法（1~50um）。