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泥水盾构绿色泥浆配制及其对开挖面土体性质影响研究
| 论文题名： | 泥水盾构绿色泥浆配制及其对开挖面土体性质影响研究 |
| 关键词： | 隧道工程;绿色泥浆;配合比;渗透规律;地层适应性 |
| 摘要： | 泥水加压平衡式盾构由于其地层适应性强，适用高速化和大直径施工等优势，在隧道工程中的使用日益广泛。在工程中维持开挖面的稳定是发展完善泥水盾构施工的关键问题之一，而关于泥浆在开挖面土体中的渗透规律、泥浆压力作用规律及泥浆渗透对土体强度影响的研究，则是泥水盾构开挖面稳定性研究的主要内容。目前，泥水盾构工程中大量采用CMC添加剂泥浆对环境造成了严重的水土污染。针对以上问题，本文自主设计改造了泥浆渗透试验系统，以瓜尔胶和黄原胶取代传统泥浆添加剂进行绿色环保泥浆配制，通过8组不同配比的泥浆在2组砂土地层中的系列渗透试验，对新型绿色泥浆在地层中的渗透规律和地层适应性进行，取得的主要的结论如下: (1)瓜尔胶和黄原胶作为新型绿色泥浆添加剂的试验材料，可以有效提高泥浆粘度并降低滤失量。该材料比淀粉性质更稳定，且比CMC添加剂更为绿色环保。并通过配比试验确定了瓜尔胶和黄原胶的优选配比为3∶2。 (2)通过系列渗透试验对新型绿色泥浆在地层中的渗透现象和规律进行深入研究，总结了: 渗透现象三种类型:泥皮型、泥皮+渗透带型、无泥皮全渗透型。 滤失量变化曲线分为三种类型:快速稳定型、稳定渗透型、滤失渗透型。 超静孔隙水压力随时间变化三种模式:迅速降低型、逐渐降低型、不降低型。 有效应力沿地层分布的三种类型:地层表面陡增型、有效应力骤增后梯度上升型、有效应力力均匀上升型。并分析了以上渗透现象和渗透规律的对应关系。 (3)泥浆压力的有效应力转化率达到不再增加或增加缓慢状态，将所需的时间定义为泥膜形成时间，结合泥水盾构施工中的刀盘转速和盾构机掘进速度，对工程中的泥膜形成时间进行分析估算。 (4)试验选用的绿色环保泥浆、淀粉泥浆和CMC泥浆在地层中渗透后，均可以使试验地层的粘聚力增加40％～50％左右，而内摩擦角略有提高，差别不明显。试验结果表明泥浆可以有效的提高开挖面的强度，对于泥水盾构施工维持开挖面稳定起到有利作用。试验选用的三组泥浆性质相近，但添加剂不同，三者都可以使地层强度提高，其中绿色泥浆对于土体强度提升程度最高。 |
| 作者： | 王森 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张成平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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