砂卵石地层土压平衡盾构施工渣土改良试验

砂卵石地层土压平衡盾构施工时需进行渣土改良,提高渣土的流塑性.针对成都砂卵石地层采用泡沫、膨润土和聚合物进行改良,进行室内塌落度试验、搅拌试验和泥浆黏度试验来确定配比.研究结果表明,钠基膨润土比钙基膨润土具有更好的膨化能力,且不发生分层,更适用于渣土改良.案例中膨润土单独改良的合理配比为泥浆质量分数14.3%,注入量体积比20%.泡沫改良时注入率受渣土含水率影响较大,土体含水率越大,泡沫最佳注入率越小.泡沫加膨润土共同改良比两者单独改良效果要好,选择泡剂质量分数为3%、泥浆质量分数为14.3%,添加量在某一个范围,有多种组合都可以满足要求;当泥浆注入量体积比为12%时,泡沫最优注入量体积比为15%～20%;当泥浆注入量体积比为6%,泡沫最优注入量体积比为30%～35%.当地下水丰富时,需要添加聚合物;正常情况下也可降低膨润土泥浆浓度,添加聚合物,来节省膨润土用量,从而降低工程成本.     

郑州市地铁粉质黏土层中盾构渣土制备同步注浆材料特性

为解决地铁区间盾构施工中掘出的盾构渣土难以安置、污染环境、难以回收利用等问题,探讨通过利用盾构区间掘进渣土替代部分中砂制备新型同步注浆材料,实现盾构区间渣土固废资源化利用。以郑州市地铁4号线区段的盾构掘出渣土为研究对象,根据X射线衍射技术(XRD)分析的渣土化学成分组成,选择盾构渣土掺量和水胶比作为影响因素设计调整配比试验,根据不同条件下的试验现象和结果,对比分析地铁盾构渣土掺量及水胶比对材料工作性能以及力学性能的影响;参考规程以稠度、流动度、经时稠度损失、经时流动度损失、分层度、泌水率、结石率等指标评判材料的工作性能,并以3 d抗压强度、28 d空气环境成型抗压强度、28 d水下环境成型抗压强度、水陆抗压比等指标评判材料的工作性能,探讨盾构渣土制备同步注浆材料的可行性。研究结果表明:随着粉质黏土为主的盾构渣土掺量增加,材料的稠度、流动度等工作性能逐渐下降,但盾构渣土在60%替代掺量(质量分数)时能够优化材料级配、加强材料的抗压强度,在无外加剂强化条件下,3 d抗压强度可达到1.17 MPa,28 d空气环境成型抗压强度可达到2.66 MPa;且比表面积较大的盾构渣土改善了传统注浆材料结石率较低以及泌水的问题,结石率可达到96%以上,泌水率为1%左右,但需水量的增加使得该新型同步注浆材料的水胶比较传统注浆材料大,推荐合理的水胶比在1.2～1.3;在无水下抗分散剂强化的情况下,水陆抗压比指标略低于性能要求,其余性能指标均能够达到同步注浆材料性能的规程要求。通过该方法将盾构掘进渣土进行固废资源化利用,具有经济效益、社会效益,材料的性能可调节范围大,具备可行性。     

富水砂层土压平衡盾构施工渣土改良试验

针对深圳的富水砂层,采用泡沫、膨润土以及高分子聚合物等添加剂,改良盾构施工渣土,进行现场坍落度试验.基于现场试验结果,通过对土样进行电镜扫描以及压缩、渗透等室内试验研究,分析了改性渣土细观结构以及渗透、压缩特性的变化.对添加剂改善富水砂性土的流塑性、保水性以及开挖面动态土压平衡机理作了较深入的探讨.结果表明,富水砂层中,采用质量比为1∶7、外掺量为8%~10%的膨润土进行渣土改良,可满足施工需求.     

高渗透地层土压盾构渣土改良试验研究

土压平衡式盾构施工在砾砂地层中容易出现螺旋排土器喷涌等问题,为了维持开挖面稳定,使盾构顺利掘进,需要对土压舱内的渣土进行改良.传统的渣土改良方案如加膨润土泥浆和气泡很难满足改良要求,文章通过对砾砂地层土颗粒的级配特征进行分析,发现砂砾地层缺少0.075~0.05 mm和0.25~0.01 mm粒组,通过粉土补充该粒组即在膨润土泥浆中掺入粉土对渣土进行改良,渣土的渗透系数大幅下降,改良效果良好.     

不同外加剂改性水泥土强度特性及细观结构分析

以粉煤灰、硅灰、石膏作为外加剂,与杭州典型工程粉质黏土和水泥混合制作改性水泥土,通过室内无侧限抗压强度试验研究了外加剂种类和掺量及养护龄期对改性水泥土强度的影响,并通过扫描电镜试验从微观角度阐释其强度变化规律的成因.研究结果表明：粉煤灰、硅灰、石膏三种外加剂对水泥土强度特性的改善效果从高到低依次为硅灰、石膏、粉煤灰;不同外加剂改性水泥土强度主要增长期均在14 d左右;以掺量为10%的硅灰和掺量为21%的水泥制作的硅灰改性水泥土在28 d养护龄期的强度最优,为8.11 MPa;未掺入外加剂的水泥土在微观上呈针尖状聚合结构,外加剂可通过填充针尖状聚合结构缝隙使水泥土形成稳定且更为致密的空间网状结构来提升水泥土的强度.     

水泥改良粉质黏土的冻土强度变化规律

对粉质黏土地层进行水泥改良后再进行冻结,是减小冻结过程中冻胀量的有效施工措施;而水泥改良后地层冻结强度参数是冻结设计和施工的基础。为了获得水泥改良后粉质黏土冻结强度的变化规律,通过室内实验,进行了不同水泥掺量条件下不同龄期改良粉质黏土的冻土强度测试,获得了冻土的单轴抗压强度和弹性模量。分析了水泥掺量对改良后粉质黏土的冻土强度影响规律,建立了冻土强度、弹性模量与水泥掺量之间的线性拟合关系。通过实验发现,水泥的掺入可以有效提高冻土的力学参数;而且水泥掺量越大,冻土强度越高;同时冻土弹性模量也得到了相应提高。研究结果表明,当水泥掺量小于5%时,掺入水泥对冻土单轴抗压强度和弹性模量的提高作用不明显,实际施工中一般应控制掺入地层的水泥量超过5%。     

HAc-PAC改性泥水盾构废弃泥浆絮凝脱水性能研究

采用醋酸(HAc)和聚合氯化铝(PAC)改性泥水盾构废弃泥浆,并分析了改性前后脱水性能和微观结构变化.结果表明,HAc掺量为0.23％,PAC的掺量为0.48％时,对废弃泥浆的改性效果最好.与原状废弃泥浆相比,含水率降低了4.43％,pH值由9.5降低到7.37,毛细吸水时间值(tCST)降低了77.33％,旋转黏度值...     

土压平衡盾构改良渣土力学行为及其地层响应特征

基于土压平衡盾构改良渣土的力学行为直接影响着土舱压力传递性、地层沉降和开挖面稳定性,以南昌地区泥质粉砂岩和砾砂作为试验材料,采用泡沫剂和膨润土泥浆为改良剂,对渣土进行三轴快剪(不固结不排水)试验,并基于三维数值模拟,分析渣土改良对地层响应的影响。研究结果表明:改良和未改良渣土的应力-应变曲线都近似于硬化型曲线,并且硬化曲线特征不受改良剂的影响;改良后渣土的抗剪强度大幅度减小,改良剂添加率越高,渣土抗剪强度越低,改良效果越好;泡沫和膨润土泥浆对渣土的改良机理存在一定差异,采用泡沫改良渣土能降低渣土内摩擦角和黏聚力;采用膨润土泥浆改良渣土能减小渣土内摩擦角,而其黏聚力小幅度增大;考虑改良渣土和盾构机刀盘的影响时,开挖面支护应力曲线呈现出非线性,其分布受刀盘开口分布位置的影响;开挖面的支护应力和地层响应均受到渣土改良的影响,改良效果越好,开挖面支护应力越小,开挖面前方地层沉降越大;与采用膨润土泥浆改良渣土相比,采用泡沫改良渣土后开挖面支护应力较小,地层沉降较大。     

水泥/粉煤灰碱改性对废弃粉质土砂配制盾构壁后注浆性能的影响

盾构废弃粉质土砂矿物组成复杂、泥质含量高,易引起水化反应不彻底及团聚现象,导致浆液性能的劣化,然而,使用废弃粉质土砂配制壁后注浆浆液,替换商品砂比例只能在30%～40%才能满足现场及通用指标要求。依托实际工程现场开展高掺量废弃粉质土砂部分替换商品砂(60%)配制壁后注浆实验,分析水泥及粉煤灰碱改性策略对高掺量废弃粉质土砂壁后注浆浆液性能影响规律。结果表明,当改性水泥替换比例不超过50%时,对粉质土砂壁后注浆具有积极的影响,可以在缩短凝结时间和降低泌水率的同时,使流动度与抗压强度依然符合通用指标;改性粉煤灰相较于改性水泥对浆液的影响比较小,但在小幅降低浆液抗压强度的同时,仍可以有效缩短浆液的凝结时间和泌水率。分析原因在于,水泥进行碱性改性,加速了水泥的水化反应,进而可以缩短浆液的凝结时间且对于用水量也会有所影响,进而也会影响浆液的流动度以及稠度;而粉煤灰减改性则破坏了粉煤灰中莫来石和石英原本有序的玻璃相结构,虽然后期产生的C-A-S-H(水化硅铝酸钙)对力学性能有一定的影响,但由于粉煤灰转化为沸石样物质的原因,仍然可以优化浆液的凝结过程及用水量。     

老黏土地层土压盾构刀盘堵塞渣土改良效果评价方法

以常州地铁2号线某盾构区间穿越老黏土地层为项目背景,对刀盘在硬塑高强度、高韧性黏土中的"堵塞"风险进行了初步评估,并设计和进行了改良渣土锥体拉拔试验,该试验方法可用于评价黏性渣土的改良效果.研究表明:黏土含水率对锥体极限拉拔强度有显著影响,含水率越高,极限拉拔强度越小;分散剂在黏土稠度指数I_c0.75时能有效降低锥体极限拉拔强度,减小量在10kN/m~2以上;试验所用黏土在稠度指数I_c=0.5～0.75时黏附量较高,在500g/m2以上;添加分散剂后改良渣土的黏附量明显减小,关键在于黏土与分散剂充分混合.依据试验结果及现场经验提出评价改良后黏性渣土"堵塞"风险的方案,将黏性渣土按照极限拉拔强度和黏附量划分为4个"堵塞"风险等级.     

粉煤灰掺量对含黏粒粉砂土力学性能影响

为提高粉砂土地基抵抗循环荷载的能力,采用工业废料粉煤灰对粉砂土进行改良实验。选用五种不同配合比的粉煤灰改良饱和粉砂土,对其进行直剪试验、动三轴试验和扫描电子显微镜（SEM ）试验,分析了粉煤灰掺入量对饱和改良粉砂土抗剪强度的影响,并将不同粉煤灰掺入量的饱和改良粉砂土的应力应变曲线用Hardin-DrnevichD-H 双曲线模型进行拟合,讨论粉煤灰掺入量对拟合参数的影响,随后提出了仅考虑粉煤灰掺入量影响的动弹性模量经验公式和阻尼比经验公式,最后通过SEM试验照片对素土和15%粉煤灰掺入量的改良土的微观结构进行对比。结果表明：在一定限度内,增加粉煤灰的掺入量可以有效提高土体抗剪强度、初始弹性模量,降低阻尼比的增长速度。     

泥水盾构施工废弃泥浆对同步注浆材料性能的影响

泥水盾构施工会产生大量废弃泥浆,传统的抛弃堆放不但污染环境且占用土地资源。依托南京长江新济洲供水廊道项目泥水盾构工程,针对江底盾构施工中的废弃泥浆,开展了将其应用于同步注浆材料的可行性研究。通过室内试验,研究了泥浆固水比、膨润土替代率和废弃泥浆黏粒含量对注浆材料性能的影响,同时对比分析了新配制膨润土泥浆和废弃泥浆对注浆材料性能影响的差异。结果表明：增大泥浆固水比,可使砂浆凝结时间缩短、强度增大、泌水率和体积收缩率降低,但会导致砂浆流动性变差。相比于新配制膨润土泥浆,废弃泥浆制备的砂浆具有更优的流动性能,但存在泌水率偏大和强度偏低的问题。采用废弃泥浆替代部分新配制膨润土泥浆,则能够有效控制砂浆的泌水率增大和强度降低的问题,同时使砂浆的流动性能大幅提高;废弃泥浆黏粒含量对砂浆性能影响相对较小,一定程度上表明了使用不同地层废弃泥浆制备的砂浆性能差异不大,故无须随地层变化而对砂浆配比进行较大调整,便于实际工程施工应用。     

注浆粉质黏土冻胀融沉特性：以福州地区四号线地铁为例

为深入了解水泥改良粉质黏土的冻胀融沉特性,以福州地区四号线地铁所穿典型土层粉质黏土为例,分析了水泥浆掺量、养护龄期、冻结温度和水灰比四个因素对水泥改良粉质黏土的影响,获得单因素作用下改良土的冻胀融沉规律,确定了改良土的最佳水泥浆掺量为20%,最佳水灰比为0.8,并通过温度监测得出冻胀融沉试验过程中温度场的发展规律。通过SPSS Statistics建立多元线性回归方程,预测水泥改良粉质黏土在多因素综合作用下的冻胀率,分析得出对冻胀率影响程度大小为水泥浆渗入量＞养护龄期＞冷端温度＞水灰比。     

运用响应面法的工程废土综合改性优化

基于响应面法中的Box-Behnken试验设计方法,在考虑因素间交互作用的基础上对工程废土进行综合改性优化研究.构建成型压力、混合料含水率、水泥掺量及细石掺量等因素与改性后工程废土表观密度、抗压强度、导热系数和软化系数等指标间的响应面,探索各因素对响应指标的影响规律.通过回归模型修正、试验验证获取适用于工程废土综合改性优化指标响应值预测的回归模型方程.结果表明:考虑工艺成本,工程废土在进行综合改性优化时,成型压力、混合料含水率、水泥掺量和细石掺量的最优取值范围分别为15~25 MPa,10.5%~12.5%,8%~12%和3%~6%;各影响因素对改性后工程废土的表观密度、抗压强度、导热系数和软化系数等指标的影响显著程度均不相同,且存在交互作用;修正后的改性工程废土指标响应值回归模型经试验验证,最大偏差值为6.07%,适用于工程废土改性方案的优化和各指标响应值的预测.     

低液限粉土改性机理及加固材料研究

低液限粉土较一般土质粒径集中级配差,孔隙率大,毛细作用剧烈若直接用作路基填土会导致路基难以压实,强度低,水稳定性差,对路基造成极大的危害。根据相关的室内试验对低液限粉土特性进行分析,通过在低液限粉土掺入一定配比的改性加固材料如石灰、水泥、水玻璃、粘土等改善低液限粉土的物理特征,提高强度。试验证明掺入水泥和水玻璃能有效的提高低液限粉土强度提高,水泥提高效果较增幅小,掺入小比例的水玻璃可以大幅提高粉土的强度。     

黄泛区粉砂土静力特性的试验研究

以河南开封地区粉砂土为研究对象,研究其静力特性,进行了固结试验、液塑限试验和直接剪切试验。试验结果表明,粉砂土的压缩系数为0.3 MPa-1,属中等压缩性土。粉砂土液限为15.3%,塑限为10.1%,塑性指数为5.2,属于含砂低液限粉土。粉砂土的内摩擦角为35.3°,黏聚力为7.5 kPa。并选取沙漠地区风积沙,及豫东平原区和南京地区广泛分布的黏性土为代表,与研究中黄泛区粉砂土的静力特性做比较。     

桩侧注浆提升既有桩基承载特性试验与数值模拟

为揭示粉质黏土地层既有桥梁桩基的桩侧注浆加固机理,本文通过模型试验研究了注浆压力、水灰比对桩侧土体加固模式及加固效果的作用关系,采用数值模拟获取了桩侧注浆对既有桩基承载特性作用规律。研究结果表明,水泥单液浆在粉质黏土地层中以挤密劈裂的加固方式为主,水泥浆液扩散模式呈现直线式、放射式;粉质黏土注浆加固效果与注浆压力正相关,随水灰比的升高而呈现先升高后降低的趋势。桩基桩侧加固可以有效的提高加固范围内的侧摩阻力,桩基深部相较浅部侧摩阻力提升更明显。     

地铁车站端头井施工数值模拟参数的确定

数值模拟能够有效分析深基坑开挖引起的围护结构变形和地表沉降问题,但模拟时所用主要参数目前还没有公认的确定方法。以上海市某地铁车站新建深基坑工程端头井段为例,使用有限元软件ABAQUS对施工过程进行模拟,使用正交试验方法研究了数值模拟所用土层参数的重要性,分析了不同土层参数对围护结构水平位移影响的敏感性,使用反分析方法提...     

分散剂浓度和超声震荡对富伊利石矿物的细粒土的颗粒级配的影响

土的颗粒粒径分布已被广泛应用于评价土壤的性质,而土的颗粒粒径分布曲线受土壤预处理的影响.为了定量评价土壤样品预处理中六偏磷酸钠的浓度和超声震荡时间对土壤颗粒粒径分布的影响,对比选取出一个表征颗粒粒径分布的定量指标并进行t检验.结果表明,分维值可以作为表征土颗粒分散效果的定量指标;六偏磷酸钠在2％的质量浓度下就可达到最大分散效果,而浓度达到12％以后分散效果显著下降;超声震荡的分散效果显示出分散与絮凝的动荡性,在很短时间内就可表现出分散性,而后随震荡时间增加,其与絮凝现象交替出现;超声震荡的最佳分散能因土壤质地的不同而表现出差异性,0.25～0.5 mm含量最高的粉质黏土最先分散,粉土次之,红黏土分散最慢.可见,六偏磷酸钠的分散效果是受其浓度影响的,超声波不可单独作为一种分散方式使用.