砂卵石地层中泥膜支护土压盾构施工试验

发布时间：2020-02-07 21:21

【摘要】：为了给盾构机在砂卵石地层中安全顺利的掘进提供参考,针对砂卵石地层中土压盾构掘进时开挖面稳定性难以控制、泥水盾构渣土排出困难的情况,提出一种使用泥膜支护开挖面,并使用螺旋排土器进行排土的新型盾构施工方法。考虑泥浆掺加量对泥浆砂卵石混合土在地层中的渗透及支护应力传递模式的影响,进行了不同泥浆掺加量下泥浆砂卵石土的渗透试验研究。在自制的渗透试验装置中,对6组不同泥浆掺加量的泥浆砂卵石混合土进行渗透试验,通过测定压力作用下地层及混合土中超静孔隙水压力及滤水量变化,分析泥浆砂卵石混合土的支护应力传递模式,讨论泥膜支护土压盾构的泥浆掺加量范围。结果表明:随着泥浆掺加量的增加,地层中的超静孔隙水压力消散速率在增加;存在3种应力传递模式,分别是孔隙水压力型传递、泥皮加渗透带型泥膜传递以及泥皮型泥膜传递;泥浆掺加量为23%~25%时可以实现泥膜支护。
【图文】：

图３不同泥浆掺加量下地层中超静孔隙水压力消散曲线Ｆｉｇ．３ＤｉｓｓｉｐａｔｉｏｎＣｕｒｖｅｓｏｆＥｘｃｅｓｓＰｏｒｅＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅｉｎＳｔｒａｔｕｍＵｎｄｅｒＤｉｆｆｅｒｅｎｔＳｌｕｒｒｙＡｄｍｉｘｔｕｒｅｓ增大支护压力时，地层中有效应力快速增加，超静孔隙水压力快速消散。２．２地层支护应力传递规律进一步分析图３发现，地层表层超静孔隙水压力消散差异可能由于泥浆在地层中形成泥膜，因试验过程中地层上覆盖一定的泥浆混合土，无法观测地层泥膜形成情况。因此，将不同掺加量下，地层表层及混合土层中超静孔隙水压力消散情况绘制成图进行分析，具体结果见图４～６。图４掺加量１８％时超静孔隙水压力消散曲线Ｆｉｇ．４ＤｉｓｓｉｐａｔｉｏｎＣｕｒｖｅｓｏｆＥｘｃｅｓｓＰｏｒｅＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅｗｉｔｈＭｉｘｉｎｇＡｍｏｕｎｔｏｆ１８％图５掺加量２３％时超静孔隙水压力消散曲线Ｆｉｇ．５ＤｉｓｓｉｐａｔｉｏｎＣｕｒｖｅｓｏｆＥｘｃｅｓｓＰｏｒｅＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅｗｉｔｈＭｉｘｉｎｇＡｍｏｕｎｔｏｆ２３％图４为泥浆掺加量为１８％的混合土层及地层中超静孔隙水压力的消散情况，可以看出，混合土层图６掺加量４０％时超静孔隙水压力消散曲线Ｆｉｇ．６ＤｉｓｓｉｐａｔｉｏｎＣｕｒｖｅｓｏｆＥｘｃｅｓｓＰｏｒｅＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅｗｉｔｈＭｉｘｉｎｇＡｍｏｕｎｔｏｆ４０％的超静孔隙水压力接近施加的支护压力，混合土层中几乎不存在有效应力，而地层表层在加压过程中，超静孔隙水压力消散５０％左右，地层中产生有效应力。但当压力增大至５０ｋＰａ时，地层中超静孔隙水压力急剧增大，试

ｓｏｆＥｘｃｅｓｓＰｏｒｅＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅｉｎＳｔｒａｔｕｍＵｎｄｅｒＤｉｆｆｅｒｅｎｔＳｌｕｒｒｙＡｄｍｉｘｔｕｒｅｓ增大支护压力时，地层中有效应力快速增加，超静孔隙水压力快速消散。２．２地层支护应力传递规律进一步分析图３发现，地层表层超静孔隙水压力消散差异可能由于泥浆在地层中形成泥膜，，因试验过程中地层上覆盖一定的泥浆混合土，无法观测地层泥膜形成情况。因此，将不同掺加量下，地层表层及混合土层中超静孔隙水压力消散情况绘制成图进行分析，具体结果见图４～６。图４掺加量１８％时超静孔隙水压力消散曲线Ｆｉｇ．４ＤｉｓｓｉｐａｔｉｏｎＣｕｒｖｅｓｏｆＥｘｃｅｓｓＰｏｒｅＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅｗｉｔｈＭｉｘｉｎｇＡｍｏｕｎｔｏｆ１８％图５掺加量２３％时超静孔隙水压力消散曲线Ｆｉｇ．５ＤｉｓｓｉｐａｔｉｏｎＣｕｒｖｅｓｏｆＥｘｃｅｓｓＰｏｒｅＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅｗｉｔｈＭｉｘｉｎｇＡｍｏｕｎｔｏｆ２３％图４为泥浆掺加量为１８％的混合土层及地层中超静孔隙水压力的消散情况，可以看出，混合土层图６掺加量４０％时超静孔隙水压力消散曲线Ｆｉｇ．６ＤｉｓｓｉｐａｔｉｏｎＣｕｒｖｅｓｏｆＥｘｃｅｓｓＰｏｒｅＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅｗｉｔｈＭｉｘｉｎｇＡｍｏｕｎｔｏｆ４０％的超静孔隙水压力接近施加的支护压力，混合土层中几乎不存在有效应力，而地层表层在加压过程中，超静孔隙水压力消散５０％左右，地层中产生有效应力。但当压力增大至５０ｋＰａ时，地层中超静孔隙水压力急剧增大，试验过程中观察到明显的泥浆渗透穿过地层的情况，因此在该掺加量下混合土无法在地层形成稳定的泥膜，

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本文编号：2577300