动水灌浆中，浆液扩散迹线、压力和速度场是最重要的研究内容。浆液的扩散迹线通过不同时刻扩散形态展示；压力场与速度场通过压力等值线和速度向量场展示。

浆液扩散过程中，测线1分别表征了浆液逆水与顺水扩散距离方向，测线2表征了浆液扩散开度方向。动水灌浆中，裂隙地下水流量是衡量堵水效果的重要因素，所以对入流边界（测线3）的地下水流量展开了研究。为了展现浆液封堵过水断面过程中浆液扩散开度与裂隙边界处的地下水流速变化规律，设定测线4。

3.2.3.1　计算工况

研究依据动水扩散中不同的地下水条件与灌浆参数，设定不同计算工况，见表3.2.3-1。每种浆液灌浆扩散的数值模拟研究分为5种工况；工况1、2、5构成了同等灌浆速率下，不同地下水参数之间的灌浆扩散规律对比；工况2、3、4构成同等地下水参数条件下，不同灌浆速率之间的灌浆扩散规律对比；研究的数值模拟计算，将围绕3种灌浆材料总计15种工况展开。研究中地下水的静水压强是施加在距离模型150m处的，通过调整静水压强使得地下水初始流速满足3个流速水平。

表3.2.3-1　动水扩散计算工况

3.2.3.2　水泥浆液动水扩散动态

因动水灌浆扩散形态具有相似性，选择工况2的浆液动水扩散形态分析图如图3.2.3-1所示。

3.2.3.3　C-S浆液动水扩散规律

（1）动态扩散过程。同样的选取工况2条件下的浆液扩散形态进行分析（图3.2.3-2）。

（2）压力与流速场时空变化规律。选取工况2条件下的浆液扩散压力速度场进行分析，每10s截取一次分布图（图3.2.3-3），反映了灌浆封堵动水的动态过程。浆液注入初期，等压线分布均匀，压力梯度变化均匀；浆液注入后期等压线在灌浆孔处最为密集，说明灌浆孔处压力梯度最大；灌浆初期，流速分布在断面上分布均匀；随着浆液注入地下水过水断面逐渐被封堵，流速分布集中在靠近裂隙边界处与灌浆孔周边。

（3）压力分布变化规律。分析图3.2.3-3和图3.2.3-4可知：浆液扩散过程中，压力是从灌浆孔向周边递减的；压力分布在纵向是对称的，在横向是非对称的，反映了地下水的影响；逆水扩散方向，随着灌浆时间增长压力趋近于地下水压强，而逆水方向趋于零；灌浆终压随着地下水压强和灌浆速率增加而增大，灌浆速率对压力影响比地下水压强显著；浆液扩散范围和压力均随时间而增大，是非线性规律变化的，灌浆时间越长压力增长速率越大。

图3.2.3-1　浆液动水扩散形态

图3.2.3-2　浆液扩散形态（GT-1）

（4）裂隙断面地下水流量。C-S浆液各种工况，模型内流量随时间变化规律如图3.2.3-5所示。

地下水流量是随着时间逐渐减小的，流量受到地下水初始条件和灌浆速率影响，地下水初始条件主要影响流量数值大小，而灌浆速率主要影响地下水流量变化规律。不同工况地下水流量变化规律是类似的，但地下水静压水头高且灌浆速率低的工况流量衰减慢，反之则衰减快。(www.daowen.com)

（5）不同工况C-S浆液压力与流速分布比较。浆液扩散区域整体压强是随时间增大的，主要受到黏度时变性和浆液扩散区域影响；在同样地下水因素作用下，灌浆速率增大则各处压强增大；在同样灌浆速率条件下，地下水压强增大，则各处压强增大；灌浆速率对压强分布的影响比地下水条件显著。

断面流速同样受地下水与灌浆条件共同影响，在浆液扩散范围内表现为浆液流速，在浆液扩散区域外为地下水流速。地下水静压水头越高，流速峰值越大，反之亦然。灌浆速率越大，地下水流速变化越快。

3.2.3.4　GT-1浆液动水扩散规律

GT-1浆液工况2条件下的扩散形态如图3.2.3-6所示。

图3.2.3-3　流速压力分布

GT-1浆液压力变化规律随时间及扩散距离变化规律与C-S浆液类似，灌浆压力随时间增长而增加，随扩散距离增大而衰减。浆液黏度初期升高较快，单位时间压力增量较大；随着时间增长（30s后）浆液黏度区域稳定，单位时间压力增量较小。这也是GT-1浆液同C-S浆液的显著不同之处。

速度受灌浆和地下水双重影响，在灌浆前期受地下水流速控制，后期则受浆液注入速度控制。

地下水流量随着时间而减小，地下水静水压强越小，灌浆速率越大，地下水流量减少越快。而地下水静水压强越大，灌浆速率越小，地下水过水断面越难以封堵，地下水量衰减越慢。灌浆封堵前期，断面流量以地下水为主，当浆液封堵基本完成后，断面流量以浆液为主。

图3.2.3-4　压力随扩散距离变化规律

图3.2.3-5　模型内流量随时间变化规律

GT-1浆液灌浆过程中的速度场变化规律，主要由地下水和浆液的流速变化两部分组成。浆液在不同时刻的扩散区域不同，是导致地下水流速变化的最重要原因。因此不同浆液灌浆过程中速度场变化规律展现出的规律不同，但是趋势是相似的。

图3.2.3-6　浆液扩散形态（GT-1）

3.2.3.5　动水条件下不同浆液扩散规律对比分析

GT-1浆液和C-S浆液在灌浆扩散封堵地下水的过程中，各项研究因素数据变化趋势是类似的，但数值上又具有显著的不同。两种浆液均表现为灌浆孔处压力最高，随着扩散半径逐渐衰减，但是30s时GT-1浆液各点压力值普遍高于C-S浆液，而60s时普遍低于C-S浆液，这是由于两种浆液黏度随时间增长规律是不同的。C-S浆液黏度在30s 内低于GT-1浆液，30s后高于GT-1浆液，因灌浆阻力不同而导致压力分布不同。GT-1浆液在经历了黏度迅速增长期后，进入黏度变化稳定期，这对提高灌浆扩散范围和动水留存率是极为有利的。在连续介质模型下，断面流速主要由灌浆速率和动水速率决定，因此两种浆液的灌浆过程中的流速分布规律是相似的。但是对于不同浆液维持同样的灌浆速率，C-S浆液需要更高的灌浆压力，这对灌浆工程是不利的。模型断面流量由浆液流量和地下水流量两者组成，而地下水流量主要取决于扩散开度。通过试验数据分析，同等工况下的两种浆液灌浆过程中，使用GT-1浆液断面流量衰减速率略快于C-S浆液，这也反映了GT-1浆液对地下水的封堵能力更强。