【摘要】：泥水加壓平衡式盾構(gòu)由于其地層適應(yīng)性強(qiáng),適用高速化和大直徑施工等優(yōu)勢(shì),在隧道工程中的使用日益廣泛。在工程中維持開挖面的穩(wěn)定是發(fā)展完善泥水盾構(gòu)施工的關(guān)鍵問題之一,而關(guān)于泥漿在開挖面土體中的滲透規(guī)律、泥漿壓力作用規(guī)律及泥漿滲透對(duì)土體強(qiáng)度影響的研究,則是泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定性研究的主要內(nèi)容。目前,泥水盾構(gòu)工程中大量采用CMC添加劑泥漿對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的水土污染。針對(duì)以上問題,本文自主設(shè)計(jì)改造了泥漿滲透試驗(yàn)系統(tǒng),以瓜爾膠和黃原膠取代傳統(tǒng)泥漿添加劑進(jìn)行綠色環(huán)保泥漿配制,通過8組不同配比的泥漿在2組砂土地層中的系列滲透試驗(yàn),對(duì)新型綠色泥漿在地層中的滲透規(guī)律和地層適應(yīng)性進(jìn)行,取得的主要的結(jié)論如下:(1)瓜爾膠和黃原膠作為新型綠色泥漿添加劑的試驗(yàn)材料,可以有效提高泥漿粘度并降低濾失量。該材料比淀粉性質(zhì)更穩(wěn)定,且比CMC添加劑更為綠色環(huán)保。并通過配比試驗(yàn)確定了瓜爾膠和黃原膠的優(yōu)選配比為3:2。(2)通過系列滲透試驗(yàn)對(duì)新型綠色泥漿在地層中的滲透現(xiàn)象和規(guī)律進(jìn)行深入研究,總結(jié)了:滲透現(xiàn)象三種類型:泥皮型、泥皮+滲透帶型、無泥皮全滲透型。濾失量變化曲線分為三種類型:快速穩(wěn)定型、穩(wěn)定滲透型、濾失滲透型。超靜孔隙水壓力隨時(shí)間變化三種模式:迅速降低型、逐漸降低型、不降低型。有效應(yīng)力沿地層分布的三種類型:地層表面陡增型、有效應(yīng)力驟增后梯度上升型、有效應(yīng)力力均勻上升型。并分析了以上滲透現(xiàn)象和滲透規(guī)律的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(3)泥漿壓力的有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化率達(dá)到不再增加或增加緩慢狀態(tài),將所需的時(shí)間定義為泥膜形成時(shí)間,結(jié)合泥水盾構(gòu)施工中的刀盤轉(zhuǎn)速和盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度,對(duì)工程中的泥膜形成時(shí)間進(jìn)行分析估算。(4)試驗(yàn)選用的綠色環(huán)保泥漿、淀粉泥漿和CMC泥漿在地層中滲透后,均可以使試驗(yàn)地層的粘聚力增加40%～50%左右,而內(nèi)摩擦角略有提高,差別不明顯。試驗(yàn)結(jié)果表明泥漿可以有效的提高開挖面的強(qiáng)度,對(duì)于泥水盾構(gòu)施工維持開挖面穩(wěn)定起到有利作用。試驗(yàn)選用的三組泥漿性質(zhì)相近,但添加劑不同,三者都可以使地層強(qiáng)度提高,其中綠色泥漿對(duì)于土體強(qiáng)度提升程度最高。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U455.43
【圖文】：

Ｆｒｉｔｚ［１］在Ｚｉｍｍｅｒｂｅｒｇ隨道泥水盾構(gòu)工程中，針對(duì)滲透系數(shù)遠(yuǎn)大于１０＿３ｍ／ｓ地層逡逑中泥漿不能發(fā)揮其對(duì)開挖面的支護(hù)能力這一問題，自主設(shè)計(jì)了一套泥漿滲透裝置，逡逑如圖１－１所示。Ｆｒｉｔｚ通過該裝置開展了泥漿滲透試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在滲透性較逡逑強(qiáng)的地層中進(jìn)行泥水盾構(gòu)施工時(shí)，添加少量高分子聚合物添加劑、適量粒徑小于逡逑１ｍｍ的細(xì)砂和粒徑范圍０．７￣４＿的蛭石于泥漿中，可以保證泥漿在隧道施工中提逡逑供足夠的支護(hù)壓力，達(dá)到施工要求。逡逑Ｘ邐？攦逡逑Ａ「－Ｔｔｎ邐＿逡逑ＬＪ丨邋丨丨■毫■產(chǎn)逡逑圖１－１邋Ｆｒｉｔｚ設(shè)計(jì)的泥漿滲透試驗(yàn)裝置逡逑韋良文、張慶賀［８］等通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，聚合物和正電膠（ＭＭＨ）在抑制粘土分散、逡逑穩(wěn)定砂土及改善泥漿特性方面具有良好效果，并運(yùn)用泥漿材料配比試驗(yàn)、抗污染逡逑試驗(yàn)、造漿率試驗(yàn)和巖屑分散試驗(yàn)等，配制出聚合物正電膠泥漿（ＰＭＳ）。該泥漿應(yīng)逡逑用與上海復(fù)興東路隧道工程，施工結(jié)果表明：聚合物正電膠能生成孔隙小、厚度大逡逑的致密泥膜。ＰＭＳ泥漿在該工程得到檢驗(yàn)

顆粒組分首先滲入到地層土體顆粒的空隙中，隨著空隙被填充，泥漿滲透速率減逡逑慢，在地層表面形成淤積，逐漸形成了微透水的泥膜。此時(shí)，由于泥漿組分中的逡逑粗顆�！凹軜颉毙�(yīng)（如圖１－２所示），相對(duì)較細(xì)的泥漿顆粒不能再通過致密泥膜，逡逑即無法再滲入地層。在泥水盾構(gòu)施工的工程中，地層表面的微透水泥膜形成的時(shí)逡逑間越短，泥膜形成前滲入地層的泥漿越少，視為有壓泥漿影響地層的程度越小，逡逑即為較為理想的施工情況。逡逑泥漿0逡逑0邋ＰｃＰ0邋。泥黎逡逑曑楩粒邋Ｏ逡逑o熗鞣較蟈義賢跡保材嘟復(fù)摯帕５摹凹芮擰斃в﹀義香煞猜罰郟保矗蕕熱司湍嘟詰夭闃械納改Ｊ教藉晨勾罅康哪嘟甘匝椋阱義系夭闃心嘟納改Ｊ腳斜鵂捌浞⑸跫確矯嫻貿(mào)雋訟低車慕崧�。闵凡路根据辶x嚇蛉笸聊嘟納賦贍な匝樗玫慕峁ㄒ椋哄義希ǎ保

本文編號(hào)：2720283