富水砾砂-泥质粉砂岩复合地层渣土改良试验研究

盾构穿越复合地层时,富水砾砂层含量高易发生“喷涌”、掌子面失稳,泥岩地层含量高则易发生结泥饼、刀具抱死及偏磨、出渣困难等问题。针对这些施工难题,以南昌地铁4号线七里站-民园路西站(七民)盾构区间穿越富水砾砂泥质粉砂岩复合地层为研究对象,基于5种不同复合程度掌子面地层渣土改良试验,研究土压平衡盾构在动态变化的复合地层中所需的合理渣土改良剂配比。结果表明:对于复合地层,随着泥岩占比从10%增加至90%,泡沫注入率从20%逐渐增大至50%,膨润土泥浆注入率从20%逐渐减小至0。现场应用结果表明,采用该改良方案可保证土仓内渣土流塑性较好、渗透性较低。     

高黏性土质地层土压平衡盾构施工技术研究

文中以徐州地铁1号线09标盾构区间施工为依托,采用现场调研、室内试验、现场应用验证等手段,明确了盾构区间粉质黏土地层、黏土地层以及它们的复合地层的渣土改良措施.并通过对盾构机出渣口挡土板结构的优化,鑫山盟SF-02泡沫剂的选择应用,保证了盾构机在本区间高黏性土质地层的顺利施工.     

一种集成化盾构渣土环保处理系统

城市生活节奏的加快,地面交通的饱和,盾构隧道法施工在城市地铁建设中变得更广泛,所面对的地质情况也变得越来越复杂.广州地铁12号线盾构区间刀盘切削的地层包含有砂岩、泥质粉砂岩、泥炭质土、粉质黏土、砂质黏性土、碎裂岩、炭质页岩、花岗岩、花岗片麻岩、灰岩、石灰岩、混合花岗岩、淤泥等多种地质混合形式.掘进所产生的渣土,传统方法...     

淤泥质粉质黏土地层盾构渣土免烧空心砖固化机理与质量评价

针对杭州地区淤泥质粉质黏土地层盾构渣土,使用土壤固化剂和石灰降低渣土含水率并测定其对免烧空心砖强度的影响特征,基于均匀试验思想,研究成型压力、水玻璃与石灰对免烧空心砖各项性质的影响规律.研究结果表明:使用土壤固化剂后渣土含水率初始无明显变化,使用石灰可立即降低盾构渣土含水率7％左右,掺入固化剂与石灰的免烧空心砖单轴抗压强度最高分别可提高27％和7％;免烧空心砖各项性能随着成型压力的增大提升效果显著,增大水玻璃质量分数能提高免烧空心砖的单轴抗压强度,但在一定范围内会降低其耐水性能,石灰作为激发剂对免烧空心砖性能有利,但过量的石灰对强度和耐水性能均有负面作用.最后,提出成型压力120 kN、水玻璃添加量10％ ～11％和石灰添加量5％ ～9％为质量最佳工况,制备而成的淤泥质粉质黏土地层盾构渣土免烧空心砖各指标均满足规范要求.     

粉质黏土地层条件下盾构下穿既有隧道变形控制技术探讨

盾构下穿既有隧道施工中的变形控制是确保盾构施工安全的重要保证.以郑州地铁某区间盾构隧道工程为研究背景,分析了盾构施工地层变形的诱发因素,针对粉质黏土地层条件下盾构下穿既有隧道的变形控制问题,提出盾构掘进参数控制法、克泥效法、同步注浆和二次注浆控制相结合的施工控制技术,并结合现场试验结果验证了盾构施工变形控制效果.     

上软下硬地层地铁盾构施工地表沉降模拟分析

为了研究上软下硬地层地铁盾构掘进引起的地表沉降规律,以某地铁工程大岭山东站—松山湖站区间盾构掘进项目为依托,通过实测和数值模拟,对比分析上软下硬地层盾构掘进及硬层比对地表沉降规律的影响。结果表明：单双线盾构掘进地表横向沉降规律分别呈V形和W形变化;盾构掘进时对前后地表变形影响的范围约为40 m,其中前方5 m至后方15 m范围内的地表沉降变化率最大;地表沉降随地质硬层比的增加逐渐减小,硬层比为16.7%～83.3%时,地表沉降变化较大,可将硬层比83.3%、16.7%作为上软下硬复合地层研究的上下限。     

盾构渣土物理力学性质及绿色利用技术进展

由于盾构掘进施工将会产生大量渣土,渣土往往会在盾构掘进过程中采取添加泡沫剂、膨润土、水等一些添加剂对土体进行改良,盾构渣土的填埋、运输、堆放,会在一定程度造成环境污染.因此,有必要对渣土成分、物理力学性质、改性方法等方面展开研究.对渣土无害化的绿色处理或进一步的回收作为盾构施工掘进壁后注浆材料、开发制备生态砖原料、路基填料等工程实施方案进行研究,有效提升地铁建设的生态环保功能,为今后盾构施工中渣土绿色处理与再利用提供参考.     

盾构施工对软土地层地表沉降及管片的影响分析

为了研究盾构施工对软土地层地表沉降及管片受力的影响,以无锡地铁2号线隧道穿越"软-流塑状淤泥质粉质黏土及粉砂地层"为工程案例,采用Peck法和有限元法进行计算分析,对盾构始发段施工的力学响应进行研究,准确分析了盾构施工对软土地层地表沉降及管片受力的影响.针对两条隧道由于施工顺序的不同,得出对地表沉降及管片受力均存在相互影响的结论,提出了软土地层地铁施工应先施工地质情况较差一侧的控制措施,为后续施工及类似工程提供帮助.     

软黏土中盾构掘进地层变形与掘进参数关系

宁波地铁某区间单线隧道穿越地层主要为淤泥质黏土层,上覆地层主要为砂质粉土和淤泥质土.针对2类典型的上覆地层中土压平衡盾构施工,获取了相应的地表沉降监测数据,研究地表沉降与盾构施工过程的相互关系.采用经典高斯经验公式对盾构掘进引起的地表横向沉降曲线和纵向沉降发展曲线进行拟合,得到各监测断面沉降槽宽度ix及沉降槽宽度系数K.采用平移累积高斯沉降曲线对纵向沉降发展曲线进行拟合,获得盾构掘进引起的沿线地层损失率.研究盾构掘进参数取值对地层损失率的影响.结果表明,盾构推力、开挖面支护压力以及盾尾注浆率对地层损失率的影响显著.给出类似地层中各项盾构掘进参数的参考范围.     

超大直径盾构下穿高铁路基的沉降数值分析

为探究超大直径盾构隧道下穿城际铁路路基沉降规律,以中国武汉两湖隧道工程为例,基于Plaxis有限元软件,建立了铁路路基-土体-隧道的三维精细化数值模型,探讨盾构掘进过程中地层损失率、开挖面支护压力、盾尾注浆压力对隧道上方城际铁路路基沉降的影响．结果显示,盾构下穿复合地层的过程中,高铁路基道砟层表面在盾构掘进方向上会发生不同程度的沉降;当盾构掘进引起的地层损失率从1.0%增加到1.6%时,铁路路基的最大沉降从18.86 mm增加到22.71 mm,增大了20.4%;当开挖面支护力处于隧道拱顶侧向静止土压力的0.7～1.4倍时,不同工况下盾构掘进引起的铁路路基变形差异较小（小于0.67 mm）;注浆压力对铁路路基的沉降影响明显,随着注浆压力增大,铁路路基的沉降明显减小．当隧道拱顶注浆压力增大到拱顶侧向静止土压力的3倍（648 kPa）或以上时,沿铁路路基的最大差异沉降未超过规范要求（≤5 mm/10 m）．研究结果可为超大直径盾构下穿高铁路基时掘进参数的设置提供参考．     

南京江底盾构施工废弃砂土在同步注浆中再利用的适用性

依托南京长江新济洲供水廊道项目泥水盾构工程,针对江底粉细砂地层和岩石地层中泥水盾构施工产生的废弃砂土,研究其在盾构同步注浆材料中再利用的适用性。通过改变砂土地层弃砂的粒径分布,研究其对砂浆性能的影响;针对岩石地层产生的废弃砂土,研究其颗粒形状对砂浆性能的影响,并对岩层弃砂制备同步砂浆进行配比优化。结果表明：该工程砂土层弃砂可直接代替原配比中的砂进行再利用,岩层弃砂通过调整配比亦能满足工程要求;增大砂层弃砂细度模数和砂粒含量可改善砂浆的流动性,但砂土黏粒含量过大会使砂浆流动性变差、凝结时间缩短、强度降低;岩层弃砂颗粒表面越粗糙,所制备砂浆流动性越差,凝结时间越短。合适配比下,盾构施工废弃砂土可应用于同步注浆,砂浆配比应随废弃砂土粒径分布和颗粒形状的变化做出适当调整。     

砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析

分析了成都砂卵石地层工程地质和水文地质条件,通过大型三轴试验对砂卵石层力学特性进行了研究。针对砂卵石层粘聚力低、离散性强的特点,选用颗粒离散元法作为数值计算工具,通过对大型三轴试验的数值模拟,对砂卵石层的细观参数进行了标定。研究了支护压力对开挖面变形、地表沉降、开挖面的最大位移和土层应力的影响。研究结果表明：1）开挖面土体破坏形状和砂土的离心试验模型相符;2）当支护压力较小时,开挖面前方土体颗粒接触力很低,颗粒流动趋势明显,因此容易引起超挖,从而导致盾构施工后形成地层中的空洞;3）开挖面前的上方土体成拱作用明显,即使土层内部形成空洞也不会立刻引起地面塌陷,这是目前成都盾构施工引发地面滞后沉降的主要原因。     

中砂类B组路基土静力特性试验分析

为了研究中砂类B组路基土的静力特性,在了解其物理特性的基础上,采用中砂及粉质黏土配置了4种不同细粒含量的中砂类B组土,根据常规三轴压缩试验研究了围压和细粒含量对试验土体应力-应变关系及静强度的影响.结果表明,在相同细粒含量条件下,随着围压的增大,试样的应力-应变曲线上升显著,在同一应变值时,应力相差较大,且150 k Pa的曲线应力差值最为明显;在相同围压条件下,细粒含量对应力-应变曲线的影响不明显,细粒含量低于30%时,应力-应变曲线走势几乎一致,应变增大的同时应力提高.     

盾构施工过程诱发振动振源特性

以北京地铁某线区间盾构隧道为背景,结合现场调查和初步实测,识别出盾构施工诱发振动的主要振源为刀盘与地层相互作用、渣土/管片运输车辆、盾构内部设备引起的振动.通过现场实测与数值模拟分别对振源的特性展开研究,结果表明:刀盘掘进诱发振动频带较宽,主频主要集中于20~90 Hz;后配套车信号振动幅值较小,幅值较大的频带带宽为0~20 Hz;运输车由于临时轨道均直接与隧道结构接触并相互作用,使得中高频未得到衰减,幅值较大频率主要集中于70~90 Hz,振动传至地表后主频衰减至20 Hz以下,振动影响范围主要为隧道中线15 m范围内.研究结果对北京、成都、沈阳等砂卵石地层盾构施工所诱发振动具有借鉴作用.     

黄原胶复合掺砂黏性土抗裂性能及其机理研究

采用黄原胶对掺砂黏性土进行复合改良，通过一系列不同黄原胶和砂粒含量条件下的干燥开裂试验，分析土体表层裂隙特征，探究不同黄原胶和砂粒含量对土体抗裂性能的影响，并对抗裂机理进行较深入的分析。研究结果表明：黄原胶和砂粒作为添加剂均能在一定程度上抑制裂隙发育，在二者共同作用下的土体具有更好的抗裂性能。当黏性土试样中黄原胶含量由0增加至0.25%时，其裂隙率由11.586%减小至0。当掺砂率小于30%时，土体开裂受影响较小，无黄原胶试样裂隙率在10%~14%之间，掺砂率增大至70%时，裂隙率降低至1.412%；0.15%黄原胶复合掺砂土样无开裂迹象。黄原胶能够增强黏土颗粒间的粘聚作用，与砂土颗粒胶结固化形成稳定结构，提升土体抵抗断裂的能力，从而达到增强黏性土抗裂性能的目的。     

含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性试验

针对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性问题,设计制作了主要由模型箱、水循环系统、盾构隧道与开挖面模型、饱和地层模型和量测系统组成的试验装置。通过模型试验,量测开挖面逐渐失稳过程中的地层沉降和开挖面饱和土压力以及前方地层孔隙水压力。结果表明:渗流条件下,开挖面前方地层孔隙水压力,会因地层黏-砂比的增大而增大,且会随开挖面体积损失的增大而增大;渗流会使开挖面极限有效土压力明显增大,开挖面极限有效土压力与地层黏-砂比基本上呈线性增加关系;地层极限失稳范围主要取决于开挖面前方和后方以及横向的破裂角,其中,后方破裂角受地层黏土含量和渗流的影响不大;无渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而增大,而有渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而减小。研究成果改进了对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性的认识,可以为实际工程以及有关的稳定性极限分析提供参考。     

砂砾土孔隙特征对渗透系数的影响研究

通过改变细颗粒含量分析了孔隙率、不均匀系数以及曲率系数与渗透系数的相关关系,建立了砂砾土的渗透系数与三个孔隙特征参数的多元回归模型,探讨了砂砾土渗透系数与孔隙特征参数的相互关联。研究结果表明,砂砾土的渗透系数与三个孔隙特征参数具有综合相关关系,单个参数对渗透系数的影响具有随机性;40%的细粒含量可作为砂砾石渗透系数的界限含量,细粒含量高于40%后,渗透系数随细粒含量的减小而平缓增大,当细粒含量低于40%时,渗透系数随细粒含量的增大而迅速减小。采用相同骨架结构特征的土体,才能得到一致性的渗透系数变化规律。     

人工制备土的结构性及其对应变局部化的影响

采用人工制备土方法和固结不排水(CU)剪三轴试验开展研究. 通过在宁波滨海粉质黏土中加入少量水泥和盐粒构造多组结构性强弱不同的人工结构性土,固结不排水剪三轴试验结果表明：水泥掺量为2%的试样的结构性与宁波原状粉质黏土最为接近,达到了利用人工制备结构性土来模拟原状土的效果. 随着水泥掺量的增加,人工结构性土的有效黏聚力近似呈指数形式增长,有效内摩擦角没有明显变化,初始变形模量增大. 在相同围压下,随着土体结构性的增强,试样更易发生应变局部化并出现剪切带破坏;应力-应变曲线出现软化,峰值点应力增大且对应轴向应变呈减小趋势. 对于同一种土体,结构性差异对剪切带倾角值影响不大,Mohr-Coulomb理论对剪切带倾角的预估值与实测值较为吻合.     

辽宁区域性饱和黏性土和粉土抗剪强度参数的试验研究——以盘锦地区为例

目的试验与分析辽宁区域性饱和黏性土(黏土与粉质黏土)和粉土抗剪强度参数.对辽宁盘锦地区黏性土抗剪强度特征取得了规律性认识,提高评价土质的可靠性.方法采用室内直剪试验、三轴试验与室外十字板剪切试验、静力触探试验.结果黏土内摩擦角φ好于粉质黏土、粉土;内聚力C的相关性相对于摩擦角较差;黏土的内聚力成负相关;直剪试验(快剪)抗剪强度指标内摩擦角φ和黏聚力C高于三轴试验(UU)的抗剪强度指标.不排水抗剪强度经验公式Cu=18.0 11.02qu适应于辽宁盘锦地区的黏土.结论建立了室内直剪试验与三轴试验抗剪强度指标之间关系,及十字板剪切试验与静力触力试验之间的关系,为以后在辽宁盘锦地区地基勘察评价中估计黏性土的抗剪强度提供参考.