边坡失稳与治理是工程界经常遇见的问题。注浆加固法是加固边坡的有效技术手段之一。目前，注浆加固法大多应用于砂土和黏土领域，对于碎石土领域的研究还比较少，而由于碎石土具有含石量高，粒径大，结构松散、空隙率大、渗透性大等工程特性，注浆过程中浆液在碎石土中的扩散规律较在砂土和黏土中的差别很大。同时，由于注浆加固中浆液的扩散具有很强的隐蔽性和复杂性，因此注浆过程中浆液的扩散规律往往难于把握。本文通过理论分析、数值模拟和室内模拟试验，并结合工程实践，对广泛存在于我国中西部地区的坡积碎石土的注浆加固浆液扩散规律和加固效果进行研究。主要研究成果如下：
　　（1）基于现有的牛顿流体、宾汉姆流体及幂律流体浆液层流扩散理论公式，针对坡积碎石土含石量较高，结构松散、空隙率大、渗透性大等工程特征，讨论了现有渗透注浆理论的局限性与坡积碎石土注浆过程中浆液的流动规律，从理论上分析了浆液扩散规律的影响因子，并推导了牛顿流体浆液紊流扩散半径理论公式。
　　（2）通过数值模拟，针对水泥浆液水灰比、注浆压力和边坡坡度等影响因素，采用坡积碎石土的渗透系数、孔隙率等参数的经验值，设置不同工况，研究注浆过程中浆液在坡积碎石土层的扩散规律。结果表明浆液的扩散半径与水泥浆液的水灰比和注浆压力成正比，浆液扩散方向主要垂直于注浆钢管，以注浆钢管为中心整体呈现柱形向周围扩散，不同坡度边坡中注浆钢管入插角不同，浆液的扩散方向也不同。浆液在坡积碎石土层中的扩散半径明显大于在砂土和黏土中的扩散半径。将数值模拟中浆液的扩散半径值与浆液层流和紊流扩散理论公式计算值进行了对比，发现浆液的扩散半径大于浆液紊流扩散理论公式计算值，小于浆液层流扩散理论公式计算值，表明坡积碎石土注浆过程中浆液存在紊流扩散过程。浆液扩散中沿程压力随着离注浆管距离的增大而减小，直至衰减为0。沿程压力的衰减速率与水泥浆液的水灰比大小成反比，水灰比为0.5时衰减地最快，水灰比为0.8时其次，水灰比为1时衰减地最慢，相比在砂土和黏土中沿程压力的衰减经验，坡积碎石土沿程压力的衰减速率明显小于砂土和黏土的衰减速率。
　　（3）通过室内注浆试验将数值分析中模型同比例缩小进行注浆试验，以期结果与数值分析相互验证。室内注浆试验表明坡积碎石土注浆加固水泥浆液扩散的范围与浆液的水灰比成正比，浆液以注浆钢管为中心整体呈现柱形向周围扩散。浆液在坡积碎石土层中的扩散半径明显大于在砂土层的扩散半径。将试验中水灰比为1的水泥浆液的扩散半径与浆液层流和紊流扩散理论公式计算值进行了对比，试验中浆液的扩散半径大于浆液紊流扩散理论公式计算值，小于浆液层流扩散理论公式，表明坡积碎石土注浆过程中浆液存在紊流扩散过程。结果表明室内试验与数值模拟中浆液在土层中的扩散规律基本一致。经过注浆后，土层孔隙率下降。
　　（4）在工程应用中，通过数值模拟分析，表明进行地表注浆加固后，隧道拱顶的位移明显减少，隧道围岩的受力状态更好，隧道围岩的塑性区范围降低，证明地表注浆加固后可以有效地提高隧道围岩的稳定性。