砂卵石地层土压平衡盾构开挖添加剂优化配比试验研究

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1、北京工业大学硕士学位论文砂卵石地层土压平衡盾构开挖添加剂优化配比试验研究姓名：姜厚停申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张在明;龚秋明20090501摘要随着我国城市隧道工程的讯速发展，土压平衡盾构法得到了广泛的应用，成为软土地层隧道施工的首选，并在技术和经济上取得良好的效果。但是在砂、卵石地层中却遇到了不同程度的困难，砂、卵石地层是一种典型的不稳定地层，掘进过程中土质塑流性(塑性流动性)差，会造成一系列的问题，如动态土压平衡难以形成、刀盘扭矩过大、刀盘和刀具磨损过快等。鉴于此，土体改良日益引起施工方的重视，施工中土体具有良好塑流

2、性，成为确保土压平衡盾构顺利、高效施工的重要一环。本文研制了一套可以改变泡沫性能参数的新型室内试验发泡装置，按照泡沫的要求(如发泡剂浓度、发泡倍率等)制造出合适的泡沫。此试验能方便系统地研究泡沫的性质，如泡沫的半衰期、发泡倍率与发泡液浓度的关系等，从中找到满足盾构施工要求的泡沫。同时在北京地铁九号线将进行盾构开挖的砂、卵石地层中钻井取样，利用泡沫、膨润土泥浆进行改良，通过室内试验获得泡沫、膨润土泥浆对试验土层的塑流性影响的实验规律。a、发泡液浓度对改良圆砾试样的塑流性影响不大，浓度为2～3％的泡沫能满足土压平衡盾构的施工要求。b、泡沫能

3、显著改善圆砾试样的流动性，而且试样的含水率对泡沫的改良效果起着重要作用。c、膨润土泥浆能明显加强圆砾试样的可塑性，并且试样的保水性有很大的改观，未出现明显的析水现象。于砂、卵石地层中采用注入泡沫或泥浆改良渣土在试验室里取得了良好的改良效果，在成都地铁1号线卵石地层土压平衡盾构开挖过程中，也进行了一系列的现场试验，其结果与室内试验结果规律基本一致，但是其广泛应用还需要更多试验及实际工程数据的支持。关键词：土压平衡盾构机砂、卵石地层坍落度试验土体改良添加剂北京工业大学工学硕士学位论文!III!!!曼!曼!皇!!曼曼曼曼!曼笪皇!!!!!皇!

4、曼曼!曼!!!!!曼曼!皇!曼曼!曼曼蔓!皂ABSTRACTAtpresent，EarthPressureBalanced(EPB)TBMsareextensivelyusedtOmeetthedemandsforexcavationofurbantunnelsbecauseoftheirtechnicalandeconomicaladvantages，especiallyintheclayorfinesandlayers．Thesandandgravellayersaretypicallyinstablelayerfortunneli

5、ng，manydifficultiesareencounteredduringtunnellingthroughthesandandgravellayers，suchasinstabilityofthetunnelface，hightorqueofthemachinecutterhead，highcutterweal"andcutterheadwear．Soilconditioningisthemostefficientwaytosolvethesedifficulties．Thisthesisstudiesthepropertieso

6、ffoam(suchasFER、Foamhalflife)byusinganewfoam·generatordesignedbytheauthor．Thefoam—generatorCanproducedifferentfoamswimdifferentengineeringcharacteristicsthroughthevariationsofinputparameters，includingairpressure、liquidpressure、velocityofflow、velocityofairandSOon．inordert

7、oefficientlyutilizethefoam．TheexperimentalgravelsamplesweretakenfromBeijingMetroLine9，differentadditives，suchaswater、foamandbentoniteslurry，areusedtoconditiontheexcavatedsoilinthelaboratory．nemostimportantfindingsofthisstudyarederivedfromtheexperimentalresultsandCanbesum

8、marizedasfollows：a、Theconsistencyofthefoamhaslittleinfluenceonsoilconditioningofthesandandgravellayers，