大直径顶管穿越沙漠深部护壁浆液体系研究与应用

发布时间：2024-07-05 17:50

　　大直径顶管穿越沙漠深部顶进阻力大、地层稳定性差、易垮塌、冒顶、护壁困难,砂层多夹有最大直径达4 cm的圆砾,管道最大埋深达50 m,国内外尚无顶管护壁浆液能有效稳定深部砂层降低顶进阻力。本文提出粘土-CMC聚合物浆液用作沙漠深部大直径顶管护壁,探讨浆液护壁及渗透机理,研究浆液性能随材料加量变化的关系,重点分析流变性、失水造壁性、润滑性的变化规律,得出浆液最优化配比。工程应用表明,该护壁浆液能有效稳定砂层,保护隧洞,降低顶进阻力,大直径顶管成功穿越沙漠深部,最大轴线偏差未超过50 mm,顶力未出现急速增长。

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【部分图文】：

图1流变曲线

浆液在外力的作用下发生流动与变形的特性称之为流变性。顶管顶进中，浆液护壁套的形成、注浆泵的流量、泵压等都受浆液流变性的影响(谢尔勒，1983;ThomsonandStinson,1993)。通常流变曲线可以体现流体流动的特性。流体的4种基本流型见图1，其横坐标为剪切力τ、纵坐....

图2护壁浆液流变曲线

根据表1数据，绘制流变曲线如图2所示。图2表明，基于流变参数数据拟合可知，拟合方程为幂函数，拟合优度R2=0.8136，属较高拟合。这说明拟合方程可靠有意义，判定该流变曲线近似为假塑性流变曲线，同时对比图1可知该护壁浆液近似为假塑性流型。

图3浆液与土体间相互作用原理

顶管顶进中管道与掘进隧洞间通常存在20～50mm宽的环状空隙，便于护壁浆液注入，形成护壁套，同时机头纠偏也会形成空隙(黄宏伟等，2003)。顶管浆液在注浆压力下填充空隙并向周围土体扩散、渗透，随着渗透作用持续，便会形成一个个致密渗透块(魏纲等，2004)。越来越多的渗透块间产生粘....

图4聚合物浆液的搭接机理

顶管浆液渗透进土体后会在孔隙内流动，其流变性及孔隙横截面决定了流速(占祥烈等，2010)。渗透深度受注浆压力影响，一种浆压对应一个深度，这种渗透深度又叫渗流距离。研究表明，浆液渗透距离与浓度呈反比。加入聚合物能改善浆液成套质量(隆威等，2012;贾丽洲等，2017)，减小渗透，其....

本文编号：4001308