泥水盾构泥浆渗透试验及成膜规律研究进展

泥水盾构维持开挖面稳定的关键在于及时形成致密的微透水或不透水泥膜,但泥膜在开挖面上的形成机理尚不明确。为了进一步弄清泥膜的形成机理,有必要针对泥水盾构开挖面泥膜形成规律的研究进展进行总结与分析。通过总结国内外学者关于泥膜形成机理的研究成果,分析泥膜形成的一般规律,指出目前研究中存在的不足并给出建议。研究得出,泥浆渗透试验主要有竖向和横向两种形式,但试验方案以及试验装置还有待改进;泥浆性质和地层特性是影响泥膜形成的主要因素;泥浆性质可以通过添加物进行调整;通过总结泥浆颗粒与砂土地层颗粒的匹配关系获得泥膜形成的一般规律。     

砂性地层孔隙特征对泥水盾构泥浆成膜的影响

透水砂性地层开挖面上成膜特征是影响开挖面稳定性的关键因素,而地层孔隙特征与成膜特征量化关系的建立是进行相关分析的必要条件。通过在不同孔隙特征地层中开展渗透成膜试验,确定了地层孔隙特征和成膜特征的量化指标,基于二者量化关系的构建,研究了地层孔隙特征对泥浆成膜特征的影响规律。研究表明,地层滤失量曲线双参数模型可以描述地层滤失量变化特征,模型参数a,b可量化滤失量曲率特征、成膜时间和成膜阶段等成膜特征,具有明确的物理意义。基于参数a,b和孔隙体积v的幂函数关系,确定了地层孔隙特征和成膜特征的量化关系。研究成果可为泥水盾构穿越透水砂性地层合理确定泥浆配比方案和施工参数,保证开挖面稳定提供试验和理论基础。     

泥水盾构用泥浆浆液的流变性能研究

用预水化法配制泥浆浆液,通过测量泥浆浆液的漏斗粘度、滤失量和流变性能研究了膨润土含量和CMC掺量对泥浆性能的影响。结果表明:低固含量时,随着膨润土含量的增加,泥浆的漏斗粘度、表观粘度和塑性粘度显著提高,滤失量逐渐降低;而当固含量较高时,随着膨润土含量的增加泥浆的滤失量、粘度等性能趋于稳定。随着CMC掺量的提高,泥浆粘度和抗滤失性能得到明显提高。综合考虑膨润土含量和CMC掺量的影响,当膨润土和CMC配比为3 000:1时泥浆粘度大,泥浆滤失量小,较易形成薄而致密的泥膜,综合性能最佳。     

泥水盾构泥浆门布置方式探讨

以目前国内外泥水盾构中常用的两种泥浆门布置形式为例,结合实际施工中的应用情况及应用案例,通过研究泥浆门在工作时的受力状况及使用情况,得出泥水盾构泥浆门布置方式的合理建议。     

一般应力状态下泥浆渗入对泥水盾构开挖面土体剪切强度影响分析

 采用真三轴实验定量研究一般应力状态下泥浆渗入对泥水盾构开挖面土体剪切强度的影响,基于空间滑移面理论、三剪切角理论等考虑中主应力的破坏准则,研究天然土体一般应力条件下中间主应力对强度参数的影响规律。结合上海长江隧道工程,运用村山公式定量刻画同时考虑一般应力状态及泥浆作用时土体强度对泥水盾构开挖面有效泥浆支护压力设定值的影响程度。研究结果表明：对于砂质粉土,泥浆作用和中主应力的影响共同制约着有效泥浆压力的取值,且泥浆作用的影响更为显著,实验中有效泥浆压力相比天然土体情况提高了53%;而对于淤泥质黏土,泥浆作用及中主应力对泥水盾构开挖面的有效泥浆压力设定值影响较小,但中主应力系数的变化同样制约着泥浆作用对有效泥浆压力取值的影响程度。     

沈阳富水砂卵石地层泥水盾构适应性研究

在砂卵石地层中地铁盾构掘进普遍面临着盾构载荷过大、刀盘刀具磨损严重、开挖面易失稳以及掘进速度缓慢等实际施工问题。为提高盾构在此类地层中的适应性,应选择合适的盾构类型,合理配置盾构设备并使施工参数之间有较好的匹配性,以保障盾构施工顺利高效进行。以沈阳地铁10号线11标砂卵石地层盾构区间为依托,通过对泥水盾构在此类地层掘进的适应性问题进行分析总结,提出了针对性的掘进参数匹配方案、泥浆配比建议以及刀盘刀具配置要求。相关结论可为今后类似地层条件下的泥水盾构施工提供较为全面的参考。     

复杂地层泥水盾构泥浆及渣土综合处理施工技术

为解决由于黏土或含泥量大的地层造浆能力强,泥水盾构掘进产生废弃泥浆量大及砂层或含砂率高的地层中渣土富含的砂石资源存在浪费,利用不充分的问题,本文以新白广城际白云机场隧道段工程为例,通过重点介绍工艺流程、材料设备投入及操作要点,分析"盾构弃浆代替膨润土用于同步注浆+压滤机泥浆处理+洗砂机筛分渣土"综合处理工艺在盾构泥浆零外运及盾构渣土资源利用上的处理效果.     

泥水平衡盾构新型不分散泥水材料试验研究

鉴于目前大多采用的分散泥水体系有废弃泥浆排放量大、浆液指标控制难、新浆材料用量大等不足,在室内试验与现场试验的基础上,开发了新型配方的不分散泥水材料.新配置的泥水材料具有不分散性、触变性、抑制性、携带性等特点,各个配方在工程相关的要求上表现良好,泥浆回收率可达90%以上;新型材料泥浆对携带细小颗粒作用明显,试验数据证明理论上的泥水网状结构是存在的;经过循环后,泥水黏度值基本不变.     

泥水盾构泥浆输送渣土冲蚀磨损力学性能的研究

为探究泥水盾构泥浆输送渣土时对弯管的冲蚀磨损规律,基于计算流体力学方法,利用FLUENT软件对泥浆弯管输送含粗渣土(≥20mm)泥浆的冲蚀磨损过程进行模拟仿真,采用单因素方法分析了泥浆流速、泥浆黏度和渣土体积分数3种因素对弯管冲蚀磨损的影响规律。通过室内试验对泥浆磨损性能进行探究并验证模拟仿真的正确性。研究表明：泥浆流速对弯管的磨损率和磨损位置均影响显著,并且与磨损率呈正相关;渣土体积分数主要影响磨损率;泥浆黏度对弯管磨损状况影响不大;主要磨损区域均集中在弯管30°附近。     

盾构泥浆环流系统研究

泥浆环流系统是泥水盾构的重要组成部分,它的正常运行保证了盾构的顺利施工。本文针对泥浆环流的组成、选型及工作原理进行介绍、分析和研究,为泥水盾构的设计、施工、选型等提供了重要参考。     

北京地下直径线泥水盾构泥浆特性参数确定

北京地下直径线是北京地区首次在砂卵石地层中采用大直径泥水盾构.为保证施工过程中隧道开挖面的稳定,必须科学确定盾构泥浆特性参数.根据砂卵石地层特点,同时考虑泥水盾构设备输送碴土能力,综合确定盾构泥浆特性参数.此外,北京地下直径线泥水盾构泥浆特性参数的确定还借鉴了类似工程盾构泥浆特性参数的取值.     

用于泥水盾构隧道的聚合物正电胶泥浆研究

通过试验发现聚合物和正电胶(MMH)作为处理剂具有抑制粘土分散、稳定砂土和改善泥浆特性等效果,据此经主要原材料优选试验、造浆率试验、抗污染试验及分散岩屑回收率试验研发了聚合物正电胶泥浆(PMS).在上海复兴东路泥水盾构隧道工程中的应用结果表明:PMS能生成孔隙小、致密性高且厚度大的泥膜,具有良好的实用性及应用前景.     

一种新型泥水盾构绿色泥浆配制及其性能研究

传统泥水盾构泥浆所用添加剂主要为羧甲基纤维素钠(CMC),这种泥浆难以降解,对环境污染性强,废浆量大,浆液指标难以控制.鉴于此,发明了一种绿色泥浆,这种泥浆所用添加剂白糊精价格低廉,对环境无污染,试验研究发现白糊精作为一种绿色环保的添加剂能有效地改善泥浆性能,12.4％的白糊精泥浆pH值为9.4,密度为1.141g/c...     

超大直径泥水平衡盾构闭塞器式泥浆管延伸装置的研究与应用

泥水平衡盾构采用管路泵送出渣的施工特点,决定了其每掘进一段距离需延伸和新增管道.本文研发了一种齿轮齿条驱动、闭塞器式泥浆管延伸装置,解决了超大直径泥水平衡盾构掘进过程中泥浆的输送和排出问题,真正实现绿色、环保施工.     

狮子洋隧道盾构泥浆流量参数选择探析

结合狮子洋隧道水文地质特点,对盾构泥水流量工程适应性计算方面,做了一些论述,为泥水盾构在关键参数泥水流量计算方面提供了一种参考.     

泥水盾构控制系统模拟试验台

详细介绍了可模拟泥水盾构的主驱动、推进、控制和泥水输送系统的泥水盾构控制系统模拟试验台的结构、组成、功能及试验结果。     

泥水盾构施工中同步注浆浆液的试验控制

广深港客运专线狮子洋隧道泥水盾构施工采用了同步注浆技术,有效控制了地表沉降,通过对注浆浆液配合比和施工的试验控制,注浆效果理想.     

泥水盾构开挖面渗透带土体电阻率特性试验研究

泥浆渗透是泥水盾构开挖面成膜的关键过程,土体电阻率表征方法能够及时、有效反映泥浆渗透状态。采用二电极交流电法电阻率测试仪对泥浆 土体混合物的电阻率进行了测试,研究了孔隙水、CMC(羧甲基纤维素钠)、电极间距和泥浆浓度等因素对土体电阻率的影响。结果表明：土体电阻率随泥浆浓度增大而减小;海水和CMC的掺入将降低土体电阻率,但两者对膨润土颗粒的作用机理有所不同,海水的掺入导致膨润土颗粒发生絮凝和团聚,而CMC的掺入将使泥浆中离子的定向迁移能力增强;接触电阻亦对土体电阻率产生影响,为了获得可靠的土体电阻率测试值,应进行多次不同电极距离的测试。     

砂性土层盾构掘进面前土体改良现场试验

针对土压平衡盾构在砂性土层掘进时常面临的闭塞、喷涌、刀具严重磨损、掘进速度过慢及刀盘扭矩过大等难题,依托上海某盾构在高含砂率砂性土层中掘进的工程实例,在盾构掘进面前方掺加肥皂水、泡沫剂进行现场试验,通过试验前后盾构施工参数的反馈分析结果,确定出土体改良最佳方案。将试验成果应用于相似地层,通过长距离改良前后掘进速度、刀盘扭矩以及刀具磨损变化来检验试验成果。研究结果表明:肥皂水改良效果不明显,泡沫剂改良效果优于肥皂水,适量浓度泡沫剂能大幅度提高掘进速度、降低刀盘扭矩和减少刀具损耗。