注浆技术作为加固软弱地层的重要手段之一,已经广泛的应用到了地下工程项目当中。工程实践表明,劈裂注浆技术对于孔隙率小、渗透性差的粘土地层有较好的加固效果,劈裂注浆的施工工艺也已经较为成熟。传统注浆地层抬升明显,但房屋基础抬升过程有波动式沉降,注浆地层抬升过程与结构抬升目标也不一致。由于地层的非均质性导致地层孔隙率、弹性模量等物理力学性质在空间上存在很大的差异,注浆后浆液的分布和加固效果也不一样。针对这一现状,本文基于粘土地层的非均质性,通过对劈裂注浆过程进行数值模拟,同时考虑到膨胀性浆液注浆后形成的结石体的膨胀性能,分析注浆后对地层的加固效果。本文的主要研究内容如下:1)建立非均质粘土地层的模型。基于某污水厂附近地质勘察报告,获得了粘土孔隙率的分布数据。选用Weibull分布、G-S分布、对数正态分布这三种分布函数,并对三种分布函数进行线性化处理来对孔隙率统计分布规律进行验证,结果表明Weibull分布能更好的拟合粘土地层的非均质性。基于Weibull分布函数,通过RFPA软件建立了二维非均质地层模型。2)注浆劈裂机理分析及点源劈裂注浆的数值模拟。通过对劈裂注浆不同阶段的特征描述,以及注浆浆液的粘时变性分析,确定以牛顿流体为研究对象来分析注浆劈裂过程。基于RFPA理论,以弹性力学为应力分析工具、以弹性损伤理论及摩尔库伦准则为介质变形和破坏分析工具,建立点源劈裂注浆数值模拟的流固耦合模型,分析均质度对劈裂裂缝的影响,通过图像处理对扩散范围进行分析。均质度较小时,劈裂过程中形成的细小裂缝较多,均质度较高时,形成的裂缝宽度较大且较为集中,浆液扩散范围大。3)非均质地层柱状劈裂注浆的数值模拟。基于Weibull分布构建竖向的非均质粘土地层,对非均质粘土地层柱状劈裂注浆进行数值模拟,来进行劈裂过程的分析,得到其加固效果。结果表明:随着注浆压力的不断增大,在注浆孔附近区域处开始发生劈裂,劈裂裂缝开始伸长,受到土体自重应力的影响,劈裂裂缝斜向上发展迅速,向下伸展区域较小,裂隙尖端出现应力集中现象。劈裂过程中的最小主应力变化明显,它是劈裂注浆过程的的主要因素,这与实际劈裂注浆过程中,劈裂裂隙总是沿着最小主应力的方向延伸是一致的,同时劈裂注浆中竖向劈裂对地层的抬升量较小。不同注浆深度下劈裂注浆的规律大致相同,裂隙主要都是斜向上发展,同时向下较小范围有部分浆液扩散和裂缝的产生。4)考虑浆液膨胀性注浆抬升效应的分析。对掺膨胀剂的水泥浆液的固化反应进行分析,利用热膨胀原理,对膨胀性水泥土结石体的抬升试验进行模拟验证。基于Weibull分布,建立非均质地层中膨胀性水泥土的膨胀模型,通过对膨胀性水泥土结石体施加热膨胀的方法来模拟其膨胀效应。通过对膨胀前后的地层应力和位移分析,得到其加固地层的作用,结果表明膨胀性浆液注浆后能有效的抬升地层,为工程实际提供参考。