砂卵石地层泥水盾构泥浆材料选择及配比优化分析

摘要

开挖面失稳破坏是泥水盾构施工主要的灾害之一。在砂卵石地层中进行泥水盾构掘进，由于地层渗透系数大、自稳能力差，会极大地提高开挖面失稳破坏的概率。确保开挖面稳定是泥水盾构中泥浆的两大主要功能之一，而泥浆稳定开挖面这一功能的实现取决于所用泥浆的类型、特性以及组成配比是否合理。为此本文采用理论分析、室内试验等研究手段，对砂卵石地层泥水盾构开挖面稳定机理、泥浆类型、泥浆材料特性、泥浆配比优化、泥浆与地层的适应能力以及泥浆特性对开挖面稳定性的影响等进行系统、深入的研究，取得以下研究成果:
　　(1)将理论分析与室内试验相结合，初步划分了砂卵石地层泥水盾构的泥浆类型。对粘土聚合物泥浆、膨润土聚合物泥浆以及混合固相聚合物泥浆进行砂土悬浮能力试验，根据试验结果和对砂卵石地层的工程特性分析，确定了适合于砂卵石地层的泥水盾构泥浆类型为混合固相聚合物泥浆。
　　(2)基于泥浆材料特性试验，确定了砂卵石地层泥水盾构泥浆的固相颗粒材料（粘土与膨润土）的基本配比区间为4∶5～3∶2。
　　(3)采用试验方法分析制浆添加剂对泥浆特性的影响，得出了常用的六种制浆添加剂在不同含量条件下对泥浆主要特性的影响能力;对常见商品制浆添加剂进行优化改造，总结提出了8种具有良好制浆特性的改良型制浆剂;将理论分析与工程实例相结合，初步确定适合于砂卵石地层的泥浆特性指标参考值;以砂卵石地层泥浆特性指标参考值为依据，根据泥浆材料特性试验结论，优选出12组适合于砂卵石地层的泥水盾构泥浆配比。
　　(4)对不同特性的泥浆开展渗透试验，研究了泥浆的三大主要特性（泥浆粘度、泥浆比重和泥浆滤失量）对其渗透性能的影响。
　　(5)与工程实践相结合，分析提出了泥浆与地层适应性评价指标;进行室内试验，对比分析了北京地区砂卵石地层泥水盾构工地指定泥浆和试验优选泥浆的地层适应性;对不同的泥浆进行经济效益分析，综合得到6组具有良好的砂卵石地层适应性且满足经济实用要求的泥水盾构泥浆及其配比。
　　(6)基于砂卵石地层泥浆配比优化分析结果，提出了砂卵石地层泥水盾构泥浆特性指标建议值。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究中存在的问题

1．4 论文的研究内容及技术路线

2 泥水盾构开挖面稳定性分析与砂卵石地层盾构泥浆选型

2．1 引言

2．2 泥水盾构开挖面稳定性分析

2．3 砂卵石地层泥水盾构泥浆特性分析

2．4 常见类型盾构泥浆的砂土悬浮能力试验分析

2．5 基于砂土悬浮能力试验的砂卵石地层盾构泥浆类型优选

2．6 本章小结

3 泥浆材料特性试验与砂卵石地层盾构泥浆配比优选

3．1 引言

3．2 试验方案设计

3．3 固相材料对泥浆特性的影响试验研究

3．4 制浆添加剂对泥浆特性的影响试验研究

3．5 基于材料特性试验的砂卵石地层盾构泥浆配比选择

3．6 本章小结

4 基于泥浆渗透试验的砂卵石地层泥浆适应性分析

4．1 引言

4．2 试验装置系统介绍与试验方案设计

4．3 砂卵石地层盾构泥浆特性对其渗透性能影响分析

4．4 盾构泥浆的地层适应性评价指标分析

4．5 基于渗透试验的盾构泥浆与地层适应性评价分析

4．6 基于地层适应性分析的砂卵石地层盾构泥浆优选

4．7 本章小结

5 结论与展望

5．1 主要结论与成果

5．2 展望

参考文献

作者简历

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