断层破碎带是隧道等地下工程修建过程中常见的地质构造，极易引发塌方、突水突泥等地质灾害^[1]。如：江西永莲隧道受断层破碎带影响，发生特大突水突泥灾害^[2]，突泥量约4.5×10⁴ m³；龙潭隧道修建过程中，受断层影响发生4次突水涌泥灾害^[3]；挪威Atlantic Ocean隧道修建中，破碎带诱发大型突泥灾害导致隧道被埋45 m^[4]。分析灾害发生原因主要是：断层内岩体受地质活动及成岩作用影响，具有结构破碎、裂隙丰富、孔隙率高等特点，是天然的含（导）水层，受施工活动影响极易发生二次破坏，提高破碎程度，导致岩体承载能力大大降低，进而诱发地质灾害，威胁人员及工程安全。

目前，管棚^[5]、帷幕^[6–7]等超前预注浆方法仍是断层加固处治最常用的手段^[8–10]。断层破碎带内，岩体性质复杂多变，注浆扩散过程控制难度极大，加固效果难以保障。研究断层破碎带内岩体结构、成分等物理特征以划分岩体类型，分析各类型岩体在断层内充填分布规律，揭示岩体特征对浆液扩散运移过程的影响规律，对指导注浆钻孔设计施工及保障注浆效果具有重要意义。

传统注浆理论研究，多基于地层的均质性假设^[11]，与实际的断层地质条件差异极大；钻孔的设计及施工也多依据经验而定。如：渗透注浆理论主要研究砂层中的浆液扩散过程^[12–13]，砂层被简化为孔隙尺寸较大且均匀分布的均质介质；压密^[14]及劈裂^[15–17]注浆理论主要针对均质土体注浆过程进行研究；裂隙岩体注浆研究中大都将裂隙充分简化，进而推导浆液扩散方程^[18–19]。

断层破碎带内岩体具有显著的非均质特征，传统注浆理论并不适用于断层破碎带注浆，无法对断层的注浆处治设计及施工提供科学指导。近年来，部分研究者开始认识到断层破碎带注浆过程的特殊性，有针对性地开展了一些试验及理论研究工作。如：李术才等^[20]认为浆液易沿岩体结构面（软弱面）形成优势扩散，并提出断裂带优势劈裂扩散理论；但其研究内容仅针对断层岩体结构面（软弱面）对浆液扩散的影响，没有考虑岩体特征变化造成的影响，研究结论难以系统揭示断层破碎带注浆扩散规律。

作者针对断层破碎带岩体非均质特征，依据岩体孔隙结构、成分等物理性质的差异，划分岩体介质类型，建立注浆模型；基于此，设计开展断层破碎带注浆模型试验，考虑介质的非均质特征，研究浆液扩散规律，研究结论与实际注浆结果一致。

1 非均质断层破碎带注浆概念模型 1.1 工程概况

江西省永莲隧道为分离式双线隧道，埋深约180 m，地层以强风化砂、页岩为主，两种岩层交错分布。隧址区发育F2富水断层，与隧道轴向45°斜交，断层影响带宽约100 m，隧道内最高水压1.3 MPa。隧道开挖至F2断层影响带内，围岩产生大变形，继而引发大规模突水突泥灾害，突泥量达4.5 $ \times $ 10⁴ m³，造成隧道已开挖段被埋近50 m，引发地表大面积塌陷，严重影响了隧道的正常施工（图1）。

1.2 注浆概念模型

结合永莲隧道及相关工程突水突泥灾害案例^[3–7]，研究表明引发塌方、突水突泥等地质灾害的断层破碎带岩体性质具有以下共同特点：1）结构破碎，孔隙率高，导水性强；2）强度低且遇水易软化，甚至丧失承载能力；3）成分复杂，以断层泥为主，同时存在夹杂断层角砾、岩屑等。

依托永莲隧道F2断层突水突泥灾害处治工程，通过超前钻孔取芯（图2），分析其岩体性质变化规律：1）具有显著的非均质性，钻孔几十米的探查范围内，岩体性质多次变化；2）成分复杂，多种类型岩体呈无规律分布；3）不同深度的岩体密实度差异较大。

由于成分及密实度不同，岩体主要表现为以下3种类型：1）以断层角砾为主要成分的岩体，粗颗粒含量高，粒间胶结强度低，孔隙率高；由于断层角砾硬度大，岩体虽松散破碎，但难以压缩。2）密实型断层泥，结构较完整，难以压缩，且具备一定强度。3）松散断层泥，密实度低，孔隙率高，基本无强度，结构破碎、易压缩。依据岩体类型及特点，将其分为3种类型介质，分别为松散型介质（以断层角砾为主的松散岩体）、软弱型介质（松散断层泥）及密实型介质（密实型断层泥）。

基于介质物理性质及注浆材料性能，分析断层介质注浆扩散模式，其中：1）松散型介质粗颗粒含量高，孔隙率高，孔隙尺度大，易渗透；2）软弱型介质孔隙率高，强度低，易压缩；3）密实型介质结构完整，孔隙率低，强度不高，高压易劈裂。因此，注浆扩散模式主要包括渗透充填型（针对松散型介质）、压密充填型（针对软弱型介质）、劈裂–压密型（针对密实型介质）等3种。据此建立断层破碎带注浆概念模型（图3）。

2 浆液扩散规律研究

注浆是断层破碎带突水突泥灾害治理的重要手段，基于第1.2节中岩体介质类型划分结果，结合介质特点，分别对松散型、软弱型、密实型等3种类型介质注浆扩散规律进行研究。

2.1 松散型介质注浆扩散规律

如前所述，松散型介质中，浆液以渗透扩散为主，遵循渗透扩散理论（式（1）），扩散阻力较小，主要由浆体内摩擦及浆体与介质颗粒间的摩擦造成；随扩散距离的增大，扩散阻力增长缓慢，其结果是，注浆压力长时间保持在较低水平（≤1 MPa）。注浆量受松散型介质充填体积及孔隙率控制，实际工程中，可通过钻孔探查松散型介质的分布范围，通过取芯测试介质孔隙率，进而计算注浆量及注浆时间（式（3））。实际工程中，松散型介质充填区域并不是标准的球形，可以用等效半径 $R$ （式（2））表示该区域的范围。

$P = \frac{{m\beta {R^3}}}{{3kt{r_0}}}$

(1)

$R = \sqrt[3]{{3V/(4{\text{π}})}}$

(2)

$t = \frac{{Vm}}{q}$

(3)

式中， $P$ 为注浆压力， $m$ 为介质孔隙率， $k$ 为介质渗透系数， $\;\beta $ 为浆液粘度与水粘度之比， ${r_0}$ 为注浆孔半径， $t$ 为注浆时间， $R$ 为等效半径， $V$ 为松散型介质充填区体积， $q$ 为注浆速率。

2.2 软弱型介质注浆扩散规律

软弱型介质中，浆液以压密和劈裂扩散为主，被注介质受注浆压力作用，体积产生压缩，所产生的空间被浆液充填。若忽略浆液体积变化，则介质体积压缩量与注浆量相等，因此注浆量由软弱型介质充填体积及体积压缩率决定。介质注浆扩散阻力除内摩擦阻力外，主要为介质抵抗压缩的抗力。

实际工程中，被注介质体积压缩率可用室内试验测得的岩芯体积压缩率代替；也可利用被注介质 $e \text{-} p$ 曲线，建立介质压缩数学模型，由注浆压力计算介质体积压缩率。岩土介质的压缩过程具有明显的非线性特征（图4）：压缩应力较小时，随应力的提高，介质应变显著增大；压缩应力较大时，随应力的提高，介质应变增量逐渐减小。因此，注浆终压可根据介质 $e \text{-} p$ 曲线开始趋近于水平时的压应力（图4中 $p$ ）确定，保证介质注浆压密加固效果，同时防止注浆压力过高，威胁施工安全。

$Q = V \cdot \eta \left( P \right),P = f\left( {p'} \right)$

(4)

式中， $Q$ 为设计注浆量， $\eta $ 为体积压缩率。

2.3 密实型介质注浆扩散规律

密实型介质难以压缩，浆液以劈裂扩散为主。注浆扩散阻力包括浆液内摩擦阻力、浆液与劈裂通道壁间摩擦阻力及介质起劈压力等。在注浆过程中某一时刻，可将劈裂通道内的浆液整体视为处于平衡状态，即注浆压力与扩散阻力平衡（图5）。

$P = \int {{f_{{\mu }}}{ d}x} + \int {f{ d}x} + {P_0}$

(5)

式中， ${f_\mu }$ 为浆液内摩擦阻力， $f$ 为浆液与劈裂通道壁间摩擦阻力， ${P_0}$ 为介质起劈压力。

密实型介质中，劈裂注浆扩散距离主要受注浆压力、注浆速率、浆液粘度及被注介质性质等因素的影响。以往研究表明：注浆扩散距离与注浆压力呈正相关，与浆液粘度呈负相关。被注介质对注浆扩散范围的影响，主要可归结为介质结构特征及压缩特性两方面。根据文献[20]可知，注浆过程中，浆液易沿介质中的结构面（软弱面）形成优势劈裂扩散；因此，介质中结构面（软弱面）数量及分布特征在一定程度上决定了劈裂通道的数量。介质压缩特性会对劈裂扩散通道厚度产生影响，相同注浆压力下，压缩系数越小，劈裂扩散通道厚度越大。

为研究各种因素对劈裂扩散距离的影响，取图5中劈裂注浆扩散通道的微元段d $x$ 进行受力分析（图6）；基于牛顿流体模型，建立浆液扩散距离 $x$ 与注浆压力、劈裂扩散通道数量及厚度之间的函数关系。为简化理论推导过程，对注浆过程及浆液性质做出以下假设：

1）浆液为牛顿流体，不考虑浆液粘度的时变性，则扩散距离为 $x$ 时，浆液流速分布如图6所示；

2）同时存在 $n$ 条宽度为 $a$ 、厚度为2 $b$ 的矩形劈裂扩散通道，通道宽度及厚度沿注浆扩散方向无变化；

3）注浆速率 $q$ 不变；

4）忽略浆液与劈裂通道间的摩擦阻力；

5）介质的起劈压力 ${P_0}$ 不变。

图6中，微元体 $X$ 方向微元体d $x$ 的平衡微分方程如下：

${\tau _1}{ d}x + {\tau _2}{ d}x + \left( {P + { d}P} \right) \cdot 2y = P \cdot 2y$

(6)

其中，

${\tau _2} = {\tau _1}$

(7)

由式（6）和（7）可以得出：

${\tau _1} = {\tau _2} = - Ay$

(8)

式中： ${\tau _1}$ 、 ${\tau _2}$ 分别为微元体上下表面受到的剪应力；d $P$ 为浆液压力增量； $A$ 为压力衰减梯度， $A = {{d}}P/{{d}}x$ 。

牛顿流体剪切方程为：

$\tau = \mu \frac{{{ d}v}}{{{ d}y}}$

(9)

式中， $v$ 为浆液流速。

将式（8）代入式（9）得：

$ - Ay = \mu \frac{{{ d}v}}{{{ d}y}}$

(10)

对式（10）积分得到浆液流速表达式：

$v = - \frac{A}{{2\mu }}{y^2} + {C_{}}$

(11)

式中， $C$ 为积分常数。

由图6可知，浆液在通道的两边界上流速为0，即当 $y = \pm b$ 时， $v$ =0。则式（11）可改写为：

$v = \frac{A}{{2\mu }}\left( {{b^2} - {y^2}} \right)$

(12)

对式（12）积分得到浆液的平均流速为：

$\bar v = \frac{{A{b^2}}}{{3\mu }}$

(13)

考虑到单位时间内浆液注入量与劈裂扩散到任意界面上的流通量相等，注浆速率与浆液平均流速存在关系：

$q = \bar v \cdot 2nab$

(14)

将式（13）和 $A = {{d}}P/{{d}}x$ 代入式（14）得：

$P = \int \frac{{3\mu q}}{{2na{b^3}}}{ d}x + C$

(15)

化简得：

$P = \frac{{3\mu q}}{{2n{\text{π}} {b^3}}}x + C$

(16)

当浆液扩散距离仅为注浆孔半径 ${r_0}$ 时，注浆压力为介质劈裂压力 ${P_0}$ ，则式（16）改写为：

$x = {r_0} + \frac{{2{\text{π}} n{b^3}}}{{3\mu q}}\left( {P - {P_0}} \right)$

(17)

为直观分析注浆速率对注浆扩散距离的影响，结合式（17）绘制 $x \text{-} p$ 曲线，分析 $P - {P_0}$ =4 MPa、 $n$ =1、2 $b$ =20 mm条件下注浆速率对最大劈裂注浆扩散距离的影响规律，如图7所示。

图7表明：劈裂注浆扩散距离 $x$ 与注浆速率 $q$ 负相关。注浆速率 $q$ <90 L/min时，随注浆速率的增大，注浆扩散距离明显减小；注浆速率 $q$ >90 L/min时，曲线逐渐趋近于水平，注浆速率对扩散距离的影响逐渐减弱。因此，工程中可根据需要调整注浆速率，达到控制注浆扩散范围的目的。

为分析介质特性对注浆扩散距离的影响，结合式（17），绘制 $P - {P_0}$ =4 MPa、 $n$ =1、 $q$ =300 L/min时，扩散距离 $x$ 与通道厚度2 $b$ 的关系曲线，如图8所示；绘制 $P - {P_0}$ =4 MPa，2 $b$ =5 mm， $q$ =300 L/min时，扩散距离 $x$ 与劈裂通道个数 $n$ 的关系曲线，如图9所示。

图8表明：劈裂注浆扩散距离 $x$ 与劈裂扩散通道厚度呈正相关。通道厚度2 $b$ <4 mm时，随劈裂通道厚度的增大，注浆扩散距离增长缓慢，曲线接近水平，斜率较小；通道厚度2 $b$ >4 mm时，随劈裂通道厚度的增大，注浆扩散距离呈指数增长，曲线斜率迅速增大。图9表明：注浆扩散距离与劈裂通道数量呈正相关；相同条件下，随劈裂通道个数的增加，注浆扩散距离呈线性增长。

如前所述：劈裂通道数量一定程度上反映了介质内部结构面（软弱面）的数量，劈裂通道厚度反映了介质的压缩特性。研究表明：注浆扩散距离与劈裂通道个数及厚度呈正相关。即随介质中结构面（软弱面）数量的增加，劈裂通道数量增多，注浆扩散阻力减小；随介质压缩模量的减小，劈裂通道厚度增大，注浆扩散阻力也减小。

3 注浆扩散机理模型试验研究

基于3种类型介质注浆扩散规律研究及第1.2节中建立的注浆概念模型，模拟非均质断层破碎带条件，设计注浆模型试验，采用不同材料分别模拟松散型、软弱型及密实型介质；利用多种手段监测注浆压力、注浆量等注浆参数的变化及模型内部介质应力变化过程；通过注浆后模型开挖获取浆脉分布情况，综合分析注浆压力、介质应力监测数据及浆脉分布情况，分析注浆扩散模式转化过程，揭示断层破碎带注浆扩散机理。

3.1 试验系统设计

注浆模型试验系统包括试验模型、注浆设备和试验监测系统3部分（图10）。注浆模型用以模拟断层岩体及开展注浆试验。注浆设备包括制浆设备、输浆管路和注浆泵，用以浆液的配制和试验注浆。试验监测系统包括监测元件和监测设备，主要作用是监测注浆过程中模型内部压力变化。

3.1.1 试验模型

试验模型设计为圆筒形，直径600 mm，高400 mm，底部封闭，顶部加盖密封，通过螺栓连接，便于拆卸组装及注浆后浆脉的采集。在模型内高200 mm处，沿水平方向预置直径20 mm的不锈钢管作为注浆管，注浆管中间沿径向均匀设置4个直径4 mm的圆孔作为出浆孔。

3.1.2 注浆设备

制浆设备有电子秤、搅拌机、密度计和制浆桶。浆液输送设备有高压注浆管、矿用快速接头及抗震压力表。抗震压力表连接在试验筒的进浆口处，监测浆液注入压力。注浆泵为矿用ZBSS0.1/3型手动双液注浆泵，满足试验注浆压力要求，具体参数见表1。

3.1.3 监测设备及方案

试验中主要监测：1）注浆压力：试验中，注浆压力采用注浆记录仪和压力表分别监测。注浆记录仪连接在注浆管路中间，并与电脑连接，实时采集管道内浆液压力数据；压力表安装在模型预埋注浆管的进浆口，录像记录。2）介质应力：利用电阻式压力传感器进行监测；主要对模型内部浆液压力、介质充填区总应力变化进行实时监测记录。所有监测元件通过XL2101G型静态电阻应变仪与电脑连接，对模型内部应力变化进行实时记录。

3.1.4 注浆材料

注浆材料选用工程中最常用的水泥–水玻璃（C-S）双液浆。水泥浆水灰比为1∶1，双液体积比1∶1。浆液初始参数见表2。

3.2 注浆试验设计

试验选用黏土及粗砂两种常见材料，调节充填材料的孔隙率分别模拟3种不同性质的介质条件：1）密实型介质。人工压实黏土，孔隙率小，有一定的强度。2）松散型介质。自然堆积的粗砂，孔隙率高，无胶结，且不易压缩，天然具备松散特点。3）软弱型介质。自然堆积的黏土，孔隙率高，胶结强度低，易在外力下产生体积压缩。其中，松散的粗砂颗粒较大，孔隙尺寸满足浆液渗透扩散的条件；压实度低的黏土虽然孔隙率高，但颗粒小，造成孔隙尺寸很小，因此浆液以劈裂或压密扩散为主。

试验中，将模型内部空间分为2个区域（图11），分别充填不同类型材料，模拟非均质介质条件。介质模拟材料以模型中心轴线向外对称分层充填，Ⅰ区为粗砂充填的松散型区（或松散黏土充填的软弱型介质区）；充填区域范围为轴向高200 mm，直径200 mm。Ⅱ区为压实黏土充填的密实型介质区。

依据试验中模拟的介质条件的差异，试验分为4组（表3），用以研究不同类型介质组合条件下浆液的扩散规律。

3.3 注浆扩散过程及分析

记录浆脉形态，结合注浆压力及介质应力监测数据，分析非均质条件下的注浆扩散过程。

3.3.1 均质岩体注浆扩散分析

试验1为对照试验，模型内Ⅰ区及Ⅱ区充填密实型介质，模拟均质完整性岩体。

浆脉形态描述：仅一条劈裂浆脉，自注浆管向模型底部及顶部斜向延伸；浆脉延伸方向与模型最大斜截面垂直相交（图12）。分析原因为：劈裂扩散通道更易于沿介质中起劈压力及扩散阻力最小的方向产生；试验初始条件下，均质黏土仅受到重力作用，模型内部初始应力小，黏土起劈压力极小，扩散阻力成为控制劈裂通道扩展方向的主要因素；劈裂扩散中，必须克服通道两侧黏土的压缩阻力；黏土性质相同时，黏土厚度越大，单位压缩变形需要的压力越小，劈裂扩散阻力越小；劈裂通道产生时，与最大斜截面垂直方向黏土的厚度最大，扩散阻力最小，造成劈裂通道与最大斜截面垂直。

试验过程中，注浆压力及介质内部应力变化如图13所示。注浆过程中，注浆压力及介质应力监测曲线逐渐上升，无突跳现象。同时，注浆后仅形成一条劈裂浆脉，这表明试验过程中注浆开始阶段黏土被劈裂，形成劈裂扩散通道，且没有后续次生劈裂。试验结果证明，均质压实黏土类密实型介质注浆过程以劈裂扩散为主，没有明显压密及渗透扩散过程。

3.3.2 非均质岩体注浆扩散分析

1）浆脉形态描述及分析

试验2模型内部：Ⅰ区充填粗砂为松散型介质，Ⅱ区充填压实黏土为密实型介质，模拟含有松散型及密实型介质的非均质岩体。浆脉形态：浆脉分为两部分，Ⅰ区松散型介质孔隙被浆液渗透充填，形成体积较大的浆脉；Ⅱ区密实型介质中，浆液以劈裂扩散为主，形成劈裂浆脉；劈裂通道自Ⅰ区及Ⅱ区顶部搭接面边界线向外环形扩展。

试验3模型内部：Ⅰ区充填松散黏土为软弱型介质，Ⅱ区充填压实黏土为密实型介质，模拟含有软弱型及密实型介质非均质岩体。浆脉形态：浆脉分两部分，Ⅰ区软弱型介质体积被压缩，浆液形成压密浆泡；Ⅱ区密实型介质同样被劈裂，形成劈裂浆脉。

试验4模型内部：Ⅰ区充填粗砂和松散黏土两种材料，同时包含松散型及软弱型介质；Ⅱ区充填压实黏土为密实型介质，模拟含有3种类型介质的非均质岩体。浆脉形态：Ⅰ区浆液集中扩散形成结石体，包含松散型介质渗透充填形成的渗透浆脉及软弱型介质被压密形成的压密浆脉；Ⅱ区密实型介质分布少量劈裂浆脉。

3组非均质岩体注浆试验浆脉见图14。

图14表明：3组试验浆液存在显著的优势扩散现象，在Ⅰ区集中扩散，形成体积较大的浆液结石体；Ⅱ区浆液以劈裂扩散为主。

2）注浆压力及介质应力增长规律分析

利用注浆压力及介质应力监测数据，分别绘制3组试验的注浆压力及应力增长曲线（图15）。图15中，注浆压力及应力曲线均存在突跳现象，试验2曲线突跳点位于 $t$ =3.8 min处，试验3位于 $t$ =4.35 min处，试验4位于 $t$ =2.9 min处。突跳点之前曲线斜率较小，说明注浆压力及介质应力增长缓慢；突跳点之后，曲线斜率增大，说明注浆压力及介质应力开始加速增长。

3）非均质岩体注浆扩散过程分析

试验结果表明：浆液在松散型（或软弱型）介质充填区（Ⅰ区）存在显著的优势扩散现象；3组试验浆脉均分为Ⅰ区优势扩散浆脉和Ⅱ区劈裂浆脉。将浆脉分布情况与注浆压力及介质应力增长曲线对照分析发现两者存在对应关系。据此，将非均质岩体注浆扩散过程分为优势充填阶段和劈裂扩散阶段。图15中，监测曲线突跳点对应的时刻即为注浆过程两阶段的时间分界点，对应的注浆压力即为介质的劈裂压力。

①优势充填阶段。浆液在Ⅰ区松散型（或软弱型）介质中形成优势扩散，浆液以渗透或压密扩散为主，遵循渗透或压密注浆规律，其特点为：注浆扩散阻力小，注浆压力增长缓慢。该阶段的存在同时会对周围介质产生影响，浆液在注浆压力作用下通过压密提高介质劈裂压力。图15表明：3组非均质岩体注浆试验中，介质劈裂压力（突跳点监测压力）在120～150 kPa范围内；均质密实型介质注浆试验中，监测压力及应力一直维持上升趋势，并未监测到劈裂压力，即介质劈裂压力较小。以上说明优势充填阶段有助于提高周边介质密实度及劈裂压力。

②劈裂扩散阶段。注浆压力达到介质劈裂压力，浆液在Ⅱ区密实型介质中以劈裂形式向外扩散，其特点为注浆扩散阻力较大，注浆压力及介质应力增长较快。

4 定域注浆控制技术及应用

试验发现，非均质断层破碎带注浆中存在优势扩散现象。基于此，针对地层中松散型或软弱型介质充填的不良区域，提出定域注浆控制技术，控制浆液在该类区域定域扩散，实现地层不良区域的重点注浆处治。

4.1 定域注浆控制技术

实际工程中，针对钻孔揭露的松散型或软弱型介质充填区，利用定向注浆管对该区域进行定点注浆，通过绑扎在注浆管端口附近的止浆模袋，防止浆液回流，实现浆液定域扩散（图16）。

4.2 工程应用

受突水突泥灾害影响，针对永莲隧道F2断层破碎带岩体整体破碎，松散型及软弱型介质杂乱分布的特点，制定全断面帷幕注浆治理方案，对岩体进行系统加固，如图17所示。

施工中，对钻孔揭露的松散型及软弱型介质充填区域采用定域注浆控制技术重点加固，实现了对注浆扩散过程的有效控制，取得了良好的岩体加固效果。隧道开挖过程中，前期揭露的松散型及软弱型介质充填区域存在大量优势充填浆脉（图18），同时伴生一条或多条劈裂浆脉，浆脉分布与模型试验结果相似，验证了模型试验研究结论的正确性。

5 结　论

1）依托永莲隧道突水突泥灾害治理工程，开展了断层破碎带岩体特征研究，将岩体介质划分为松散型、软弱型及密实型3种介质，建立了断层破碎带注浆概念模型。

2）分别建立了松散型、软弱型及密实型3种介质条件下的注浆控制方程，研究了注浆扩散规律。

3）分析了密实型介质中劈裂通道个数、压缩性及注浆速率对劈裂扩散的影响。研究发现，扩散距离与结构面数量呈线性正相关，与介质压缩性、注浆速率呈负相关。

4）设计开展了非均质断层破碎带注浆模拟试验，揭示了浆液优势扩散规律，将注浆扩散过程分为优势充填及劈裂扩散两个阶段，提出注浆扩散阶段的界定依据。

5）基于非均质断层破碎带注浆优势扩散规律，提出针对松散型及软弱型介质充填的不良地质区重点加固处治的定域注浆控制技术，并在永莲隧道突水突泥灾害治理中进行应用，取得了良好的注浆效果。