砂卵石地层泥水盾构泥浆特性对开挖面稳定性影响研究

摘要

随着城市功能的多样化定位以及隧道工程技术突飞猛进的进步，由隧道连接的快速交通日益成为城市、地区间沟通与交流的重要途径。近年来，由于经济发展的需要，国内外出现了很多大型的跨海越江盾构隧道工程，并且大都采用泥水盾构施工，大直径隧道已经成为隧道的发展方向之一。 目前，大型泥水盾构已经在国内得到了较为广泛的运用，但在开挖面稳定性控制方面仍存在一定问题，特别是在开挖面稳定中起着重要作用的泥浆特性，国内相关方面的研究也较少，因此，探究泥水盾构泥浆特性，以及泥水渗透对开挖面稳定性的影响，具有重要意义。 以北京地下直径线为工程背景，利用理论分析、室内试验等手段，针对砂卵石地层的工程特性，从稳定开挖面和碴土输送两方面入手，对泥浆的特性及其对开挖面稳定性影响进行了研究，取得了如下成果： (1)设计了一套能够模拟泥浆在砂卵石地层中渗透的仪器； (2)针对砂卵石地层的特点，通过泥浆的配比试验，综合考虑泥水盾构泥水系统的设备能力，并结合砂砾石地层中泥水盾构掘进实例，提出了砂卵石地层泥水特性指标的参考值； (3)通过一系列渗透试验，得出了泥浆相对密度、粘度以及渗透压差对泥浆渗透成膜的影响规律； (4)对泥膜的抗渗性进行了研究，通过试验得出了泥浆的渗透时间和渗透压力对泥膜抗渗性的影响； (5)由渗透试验结果，得到了砂卵石地层中泥浆的渗透参数，运用渗透模型，计算出砂卵石地层中泥浆渗透情况下泥水压力的折减及开挖面稳定性系数。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章绪论

1.1前言

1.2课题所依托的工程背景

1.3课题的国内外研究现状

1.4课题研究的内容及意义

1.4.1课题研究的内容

1.4.2课题研究的意义

第二章泥水盾构泥浆特性概述

2.1泥水的作用

2.1.1稳定掘削面

2.1.2开挖碴土的输送

2.3泥浆的一般特性

2.3.1相对密度

2.3.2粘度

2.3.3滤失量

2.3.4物理及化学稳定性

2.4泥浆主要特性的选择

2.5有效的泥浆材料

2.6本章小结

第三章砂卵石地层泥浆特性

3.1砂卵石地层的工程特性

3.2砂卵石地层泥浆特性

3.2.1泥水系统参数的校核

3.2.2砂土沉淀试验

3.2.3砂砾石地层泥水盾构掘进实例

3.2.4砂卵石地层泥浆特性指标参考值

3.3本章小结

第四章砂卵石地层泥浆渗透试验

4.1试验仪器的研制原理及组成

4.2其他配套试验仪器

4.3试验步骤

4.4砂卵石土泥浆渗透成膜的影响因素

4.4.1相对密度对泥浆渗透的影响

4.4.2粘度对泥浆渗透的影响

4.4.3渗透压差对泥浆渗透的影响

4.5泥膜形成后的抗渗性

4.6本章小结

第五章泥浆渗透对开挖面稳定的影响

5.1泥水盾构开挖面失稳形式

5.2开挖面破坏的几种力学机理

5.2.2界限分析法

5.2.3极限平衡法

5.3泥浆渗透模型

5.4砂卵石地层泥浆渗透对开挖面稳定性安全系数的影响

5.4.1渗透参数ε的确定

5.4.1渗透参数ε对稳定性安全系数Fs的影响

5.5本章小结

第六章结论及展望

6.1结论

6.2研究展望

参考文献

作者简历