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强渗透地层泥水盾构绿色泥浆配制及其适应性研究
| 论文题名： | 强渗透地层泥水盾构绿色泥浆配制及其适应性研究 |
| 关键词： | 隧道工程;泥水盾构施工;预胶化淀粉;强渗透地层;适应性分析;正交试验原理 |
| 摘要： | 泥水加压盾构在穿越强渗透性砂卵石地层时，频繁出现各种各样的技术问题，其中减少泥浆大量滤失、保持开挖面的稳定是泥水加压盾构施工成功的关键。泥浆大量穿透地层而无法在开挖面上形成泥膜，也就无法提供开挖面稳定所需要的支护压力，极易诱发开挖面失稳等灾难性事故发生。泥水盾构工法的广泛采用也使开挖出的大量泥浆土处理困难，目前多数泥浆由黏土、膨润土、水、CMC（钠羧甲基纤维素）所构成，其突出表现为废弃泥浆（土）量大且降解难度大，容易造成较严重的水土环境污染。本文基于正交试验原理研究了采用预胶化淀粉取代传统添加剂的绿色泥浆，并通过自制的泥浆渗透装置，研究该绿色泥浆在强渗透地层的适应性，取得以下研究成果: (1)以泥浆粘度和滤失量为考察对象设计了L9(34)的正交试验，实验表明，预胶化淀粉对降低滤失量及提高粘度有显著的作用;少量预胶化淀粉添加量就可使粘度上升、滤失量下降。这表明在实际泥水后构中，预胶化淀粉可以取代其他添加剂来达到增加粘度降低滤失量的作用，据此，以预胶化淀粉、膨润土、粘土、水和无水碳酸钠按比例配置了9种泥水盾构环保型泥浆。 (2)总结提出了3种泥浆颗粒在地层中的填充类型，3种泥浆渗透过程中泥浆滤失量随时间变化的类型。固体颗粒在地层中填充类型与泥浆滤失量之间有一定对应关系，这表明泥膜形成过程中泥浆滤失量的变化情况决定了固体颗粒在地层中填充形态。 (3)在相同地层条件下，膨润土含量、预胶化淀粉含量、固体颗粒粒径以及泥浆比重对泥浆渗透距离和泥浆滤失量具有相似的影响规律，其中，固体颗粒粒径和泥浆比重是强渗透地层中泥浆渗透距离及泥浆滤失量的主要影响因素。 (4)根据地层中开挖面前方超静孔隙水压力的变化规律分析了有效应力转化率的变化规律，进而研究分析了泥浆在强渗透地层中的泥膜形成时间，并结合泥水盾构实际施工中的刀盘转速和掘进效率，提出了可以满足泥水盾构实际施工中保证开挖面稳定性要求的泥膜类型。 |
| 作者： | 王廷 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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