桩端后注浆技术是钻孔灌注桩加固与补强的一项重要措施,浆液扩散机理对于桩端后注浆具有重要意义。目前,国内外针对Herschel-Bulkley流体模型研究较少,因此,本文以此展开研究,主要研究成果如下:(1)基于黏度非时变性Herschel-Bulkley流体本构方程与均匀流基本方程,推导出了在劈裂注浆情况下Herschel-Bulkley流变模型浆体扩散半径的理论计算公式,并分析了该公式与各影响参数之间的关系,研究结果表明:稠度系数、流变指数与注浆压力差成正相关;裂隙高度与注浆压力差成负相关。同时,对于浆液的最大扩散半径而言,浆液最大扩散半径与注浆压力差、裂隙高度成正相关;浆液最大扩散半径与稠度系数、流变指数成负相关。(2)通过室内模型试验,将试验所得结果与黏度非时变性Herschel-Bulkley浆体扩散半径的理论公式所计算出的结果进行对比验证,验证结果表明:理论公式计算值与实际值之间的相对误差在-50%～100%内,且该范围在国内试验研究中得到了广泛的运用,研究表明:本文推导的黏度非时变性Herschel-Bulkley浆体扩散半径理论公式能够较好的反映出浆液在被注介质中的扩散规律。(3)利用浆液黏度非时变性Herschel-Bulkley流变模型,推导出了浆液上返高度计算公式。并分析了该公式与各参数之间的关系。(1)浆液的上返高度随着注浆压力、桩径以及泥皮厚度的增加而增加,且注浆压力与浆液上返高度呈正相关线性关系;(2)浆体的上返高度随着埋深、稠度系数以及流变指数的增大而减小;在此基础上,通过工程案例验证了桩后注浆上返高度的正确性。(4)采用黏度时变性Herschel-Bulkley模型,推导出了浆液扩散半径理论公式,分析了该扩散半径理论公式与各参数之间的关系。分析表明:浆液扩散半径随着注浆压力差以及裂隙高度增加而增加,浆液扩散半径随着注浆时间、浆体时变系数、浆体流变指数、浆体初始稠度系数增加而减小。(5)基于柱孔扩张理论,获得了桩侧土体的侧向位移计算公式;在一定假设条件下,结合黏度时变性Herschel-Bulkley模型以及均匀流基本方程,推导出考虑黏度时变性的桩端后注浆浆液上返高度解析解。由计算公式可知,注浆压力、桩长、桩径、泥皮厚度、浆体流变指数、浆体初始稠度系数、浆体时变系数以及注浆时间是影响浆液上返的重要因素。通过工程算例分析可知:(1)浆液上返高度随着流变指数增加而减小,且浆液上返高度与土体渗透系数联系紧密;(2)浆液初始稠度系数在0～30之间对浆液上返高度变化显著,大于30时浆液上返基本不受影响;(3)浆体的时变系数影响浆液上返高度的最大取值范围是0～0.015,且黏土更利于浆液上返;(4)注浆时间越长,浆液上返高度越低。注浆时间的合理性选取对桩端后注浆的效果很重要;(5)注浆压力越大,浆液上返高度越大;(6)在桩端后注浆效果中短桩优于长桩、粗桩优于细桩。(7)泥皮厚度从0.004m增加到0.02m可以使浆液上返高度增加10倍以上。最后讨论了浆液黏度时变性、不同理论公式(浆液上返)的计算值对比、注浆压力损失的问题。(6)针对成层土中浆液上返高度,通过对桩身周围土体分层研究,提出了浆液最终上返高度的迭代的计算方法,而且讨论了浆液在运输过程中的压力损失以及浆液上返高度的进一步修正,并给出了相应的压力折减表达式与浆液上返高度修正表达式。同时还探讨了注浆压力损失与桩长之间的关系以及浆液黏度与浆液水化时间之间的关系,探讨结果表明:浆液黏度随着水化时间增加而增加。(7)采用不同理论对比了本文的研究成果,结果表明:戴国亮和本文的计算结果整体小于Nan与张忠苗的计算结果,但是,结合浆液黏度系数与时间的关系可知,考虑浆液黏度时变性计算出的结果更接近工程实际值。