砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)開挖添加劑優(yōu)化配比試驗(yàn)研究-ppt課件

1、工學(xué)碩士學(xué)位論文開題報(bào)告工學(xué)碩士學(xué)位論文開題報(bào)告砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)開挖添加劑優(yōu)化配比實(shí)驗(yàn)研討 開題報(bào)告人：姜厚停 指 導(dǎo) 老 師：張?jiān)诿?龔秋明綱綱 要要v一課題研討的意義一課題研討的意義v二國內(nèi)外研討現(xiàn)狀二國內(nèi)外研討現(xiàn)狀v三課題的主要內(nèi)容三課題的主要內(nèi)容v四實(shí)四實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)v五研討進(jìn)度及安排五研討進(jìn)度及安排土壓平衡盾構(gòu)的構(gòu)造和任務(wù)原理土壓平衡盾構(gòu)的構(gòu)造和任務(wù)原理任務(wù)原理：任務(wù)原理： 掘進(jìn)時(shí)，土艙內(nèi)土的被動土壓與開挖面上的掘進(jìn)時(shí)，土艙內(nèi)土的被動土壓與開挖面上的土壓、水壓根本一樣。土壓、水壓根本一樣。被動土壓力被動土壓力土壓、水壓土壓、水壓刀刀 盤盤護(hù)護(hù) 盾盾支撐系統(tǒng)支撐系統(tǒng)土壓平衡

2、盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)機(jī)砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工的問題砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工的問題v砂卵石地層中的粘性顆粒含量低，塑流性差，會砂卵石地層中的粘性顆粒含量低，塑流性差，會導(dǎo)致土艙內(nèi)不易構(gòu)成穩(wěn)定的土壓導(dǎo)致土艙內(nèi)不易構(gòu)成穩(wěn)定的土壓 ；v開挖面難以堅(jiān)持平衡，會發(fā)生超挖，導(dǎo)致地表沉開挖面難以堅(jiān)持平衡，會發(fā)生超挖，導(dǎo)致地表沉陷；陷；v由于砂卵石之間相互摩擦，呵斥刀盤旋轉(zhuǎn)攪拌阻由于砂卵石之間相互摩擦，呵斥刀盤旋轉(zhuǎn)攪拌阻力較大，從而加劇刀具的磨損。力較大，從而加劇刀具的磨損。 一、課題研討的意義一、課題研討的意義v經(jīng)過參與添加劑泡沫和泥漿改善開挖土體的塑經(jīng)過參與添加劑泡沫和泥漿改善開挖土體的塑流性，擴(kuò)展土壓

3、平衡盾構(gòu)工法適用的土層范圍；流性，擴(kuò)展土壓平衡盾構(gòu)工法適用的土層范圍；v提高掘進(jìn)效率，減小刀具磨損，延伸盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)用提高掘進(jìn)效率，減小刀具磨損，延伸盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)用壽命；壽命；v目前北京、成都、沈陽等地在運(yùn)用土壓平衡盾構(gòu)施目前北京、成都、沈陽等地在運(yùn)用土壓平衡盾構(gòu)施工的時(shí)候都遇到了砂卵石地層，迫切需求進(jìn)展土體工的時(shí)候都遇到了砂卵石地層，迫切需求進(jìn)展土體改良，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果為以后北京地域乃至全國運(yùn)用土改良，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果為以后北京地域乃至全國運(yùn)用土壓平衡式盾構(gòu)工法開挖砂卵石地層提供技術(shù)支持。壓平衡式盾構(gòu)工法開挖砂卵石地層提供技術(shù)支持。2.1 國外土體改良實(shí)驗(yàn)的研討情況國外土體改良實(shí)驗(yàn)的研討情況(1)里爾力學(xué)

4、實(shí)驗(yàn)室里爾力學(xué)實(shí)驗(yàn)室Stephane Quebaud(1998)對對注入泡沫的混合砂進(jìn)展了實(shí)驗(yàn)研討：注入泡沫的混合砂進(jìn)展了實(shí)驗(yàn)研討：二、國內(nèi)外土體改良實(shí)驗(yàn)的研討情況二、國內(nèi)外土體改良實(shí)驗(yàn)的研討情況 a、攪拌實(shí)驗(yàn)、攪拌實(shí)驗(yàn)方便、直觀地研討混方便、直觀地研討混合土體性質(zhì)和模擬土合土體性質(zhì)和模擬土壓力艙內(nèi)刀盤和攪拌壓力艙內(nèi)刀盤和攪拌翼板對渣土的攪拌過翼板對渣土的攪拌過程程 。b、浸透實(shí)驗(yàn)、浸透實(shí)驗(yàn)測得混合土體的浸測得混合土體的浸透系數(shù)透系數(shù)c、坍落度實(shí)驗(yàn)、坍落度實(shí)驗(yàn)測得混合土體的流塑測得混合土體的流塑性性浸透實(shí)驗(yàn)浸透實(shí)驗(yàn)(2)牛津大學(xué)的牛津大學(xué)的Sotiris Psomas(2001)對粗砂和細(xì)砂對

5、粗砂和細(xì)砂進(jìn)展了一系列的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對不同添加劑的改良土進(jìn)展了一系列的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對不同添加劑的改良土分別做了攪拌實(shí)驗(yàn)、浸透性實(shí)驗(yàn)、緊縮實(shí)驗(yàn)分別做了攪拌實(shí)驗(yàn)、浸透性實(shí)驗(yàn)、緊縮實(shí)驗(yàn) 和直剪和直剪實(shí)驗(yàn)，得到了以下的結(jié)果：實(shí)驗(yàn)，得到了以下的結(jié)果： v緊縮實(shí)驗(yàn)中，泡沫混合砂表現(xiàn)出高緊縮性，在土壓緊縮實(shí)驗(yàn)中，泡沫混合砂表現(xiàn)出高緊縮性，在土壓力到達(dá)力到達(dá)200Kpa時(shí)氣泡依然存在。時(shí)氣泡依然存在。v直剪實(shí)驗(yàn)中，泡沫混合砂表現(xiàn)出較小的剪切力，闡直剪實(shí)驗(yàn)中，泡沫混合砂表現(xiàn)出較小的剪切力，闡明泡沫能大大減小砂的內(nèi)摩擦角。明泡沫能大大減小砂的內(nèi)摩擦角。v浸透實(shí)驗(yàn)中，泡沫混合砂的浸透性數(shù)是飽和砂的非浸透實(shí)驗(yàn)中，泡沫混合

6、砂的浸透性數(shù)是飽和砂的非常之一左右。常之一左右。(3)意大利學(xué)者意大利學(xué)者Raffaele Vinai(2007)等經(jīng)過坍落度等經(jīng)過坍落度實(shí)驗(yàn)和壓力艙模型實(shí)驗(yàn)設(shè)備對改良土進(jìn)展研討，實(shí)驗(yàn)和壓力艙模型實(shí)驗(yàn)設(shè)備對改良土進(jìn)展研討，其模型如下所示：其模型如下所示：2.2 國內(nèi)土體改良的實(shí)驗(yàn)研討情況國內(nèi)土體改良的實(shí)驗(yàn)研討情況 河海大學(xué)的朱偉對土體改良做了些研討，發(fā)明設(shè)計(jì)了河海大學(xué)的朱偉對土體改良做了些研討，發(fā)明設(shè)計(jì)了一套可以在室內(nèi)進(jìn)展發(fā)泡的實(shí)驗(yàn)安裝，研討了氣一套可以在室內(nèi)進(jìn)展發(fā)泡的實(shí)驗(yàn)安裝，研討了氣 泡的性質(zhì)，做了一系列室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。泡的性質(zhì)，做了一系列室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。(2) 郭濤郭濤(2005)利用上述的發(fā)泡安裝

7、，經(jīng)過坍落度利用上述的發(fā)泡安裝，經(jīng)過坍落度 實(shí)驗(yàn)對泡沫改良后砂的塑流性做了研討。實(shí)驗(yàn)對泡沫改良后砂的塑流性做了研討。 (3) 林鍵林鍵(2006)同樣采用上述發(fā)泡安裝產(chǎn)生的氣泡，同樣采用上述發(fā)泡安裝產(chǎn)生的氣泡，對砂土進(jìn)展了改良，進(jìn)展了攪拌實(shí)驗(yàn)、直剪實(shí)驗(yàn)和對砂土進(jìn)展了改良，進(jìn)展了攪拌實(shí)驗(yàn)、直剪實(shí)驗(yàn)和滑板實(shí)驗(yàn)，得到了混合砂土性質(zhì)與土質(zhì)參數(shù)的直接滑板實(shí)驗(yàn)，得到了混合砂土性質(zhì)與土質(zhì)參數(shù)的直接關(guān)系。關(guān)系。a、小型攪拌實(shí)驗(yàn)、小型攪拌實(shí)驗(yàn) b、直接剪切實(shí)驗(yàn)、直接剪切實(shí)驗(yàn) 采用直剪儀，經(jīng)過快剪實(shí)驗(yàn)研討泡沫對混合采用直剪儀，經(jīng)過快剪實(shí)驗(yàn)研討泡沫對混合土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響規(guī)律。土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響規(guī)律。c、滑板實(shí)

8、驗(yàn)、滑板實(shí)驗(yàn) 測得氣泡混合測得氣泡混合土與鋼板之間的摩土與鋼板之間的摩擦系數(shù)擦系數(shù)4樂貴平樂貴平(2001)等報(bào)道了加泥式土壓平衡盾構(gòu)穿等報(bào)道了加泥式土壓平衡盾構(gòu)穿越砂卵石地層的實(shí)例，指出勝利施工的關(guān)鍵在于添加越砂卵石地層的實(shí)例，指出勝利施工的關(guān)鍵在于添加了性能適宜的泥漿，并做了坍落度實(shí)驗(yàn)確定最正確的了性能適宜的泥漿，并做了坍落度實(shí)驗(yàn)確定最正確的泥漿配比。泥漿配比。序序號號材料材料配合比配合比坍落度坍落度 注入比注入比1膨潤土膨潤土水水硫化劑硫化劑12 20.0150.015820% %2膨潤土膨潤土水水粉煤灰粉煤灰硫化劑硫化劑15 52 20.0150.015918% %3膨潤土膨潤土水水粉

9、煤灰粉煤灰硫化劑硫化劑15 52 20.0150.0151314% %三、本文研討的主要內(nèi)容三、本文研討的主要內(nèi)容(1) 設(shè)計(jì)一套可以室內(nèi)發(fā)泡的實(shí)驗(yàn)安裝，并研討泡沫的設(shè)計(jì)一套可以室內(nèi)發(fā)泡的實(shí)驗(yàn)安裝，并研討泡沫的性質(zhì)。性質(zhì)。 (2)由于砂卵石地層的特殊性，運(yùn)用適宜的添加劑由于砂卵石地層的特殊性，運(yùn)用適宜的添加劑(泥泥漿漿和泡沫等和泡沫等)進(jìn)展土體改良，經(jīng)過坍落度實(shí)驗(yàn)和攪拌試進(jìn)展土體改良，經(jīng)過坍落度實(shí)驗(yàn)和攪拌試驗(yàn)評價(jià)混合土體的性能。驗(yàn)評價(jià)混合土體的性能。(3) 設(shè)計(jì)一套盾構(gòu)機(jī)土艙模擬實(shí)驗(yàn)安裝，經(jīng)過監(jiān)測混合設(shè)計(jì)一套盾構(gòu)機(jī)土艙模擬實(shí)驗(yàn)安裝，經(jīng)過監(jiān)測混合土體在壓力艙和螺旋保送機(jī)內(nèi)壓力的變化，研討混合土體

10、在壓力艙和螺旋保送機(jī)內(nèi)壓力的變化，研討混合土體的性質(zhì)。土體的性質(zhì)。 四、試四、試 驗(yàn)驗(yàn) 方方 案案1、坍落度實(shí)驗(yàn)、坍落度實(shí)驗(yàn) 1.1 將砂卵石進(jìn)展篩分實(shí)驗(yàn)，畫出試樣的將砂卵石進(jìn)展篩分實(shí)驗(yàn)，畫出試樣的顆粒級配曲線。顆粒級配曲線。1.2 做不同含水量的坍落度實(shí)驗(yàn)，試樣的做不同含水量的坍落度實(shí)驗(yàn)，試樣的含水量分別為含水量分別為5%、10%、15%、20%、25%和和30%，比較試樣坍落度隨含水量，比較試樣坍落度隨含水量增大的變化規(guī)律，得到能接近盾構(gòu)施工增大的變化規(guī)律，得到能接近盾構(gòu)施工要求最正確的含水量。要求最正確的含水量。v1.3本實(shí)驗(yàn)的泡沫分別為本實(shí)驗(yàn)的泡沫分別為1%、2%、3%發(fā)泡液制成，發(fā)泡

11、液制成，得到不同穩(wěn)定性和發(fā)泡倍率的氣泡；得到不同穩(wěn)定性和發(fā)泡倍率的氣泡；v1.4泥漿的制造：泥漿由膨潤土制成，密度為泥漿的制造：泥漿由膨潤土制成，密度為D=1.41.5；別別組組添加劑添加劑一一二二三三四五六泡沫泡沫()202530354050泥漿泥漿()51015202530泡沫泥泡沫泥漿漿()在加泥漿的基礎(chǔ)上注入泡沫在加泥漿的基礎(chǔ)上注入泡沫v1.5 在試樣中分別參與泡沫、泥漿、泡沫和泥漿進(jìn)展在試樣中分別參與泡沫、泥漿、泡沫和泥漿進(jìn)展v實(shí)驗(yàn)，做這三類實(shí)驗(yàn)進(jìn)展對比。實(shí)驗(yàn)，做這三類實(shí)驗(yàn)進(jìn)展對比。2、攪拌實(shí)驗(yàn)、攪拌實(shí)驗(yàn)用小型攪拌機(jī)用小型攪拌機(jī) (5L)模擬刀盤和攪拌翼板模擬刀盤和攪拌翼板對壓力艙內(nèi)

12、渣土的攪拌過程，測得攪拌對壓力艙內(nèi)渣土的攪拌過程，測得攪拌機(jī)所耗費(fèi)的功率，從而推得攪拌機(jī)的攪機(jī)所耗費(fèi)的功率，從而推得攪拌機(jī)的攪拌扭矩；拌扭矩；攪拌實(shí)驗(yàn)的試樣和添加劑配比與坍落度實(shí)攪拌實(shí)驗(yàn)的試樣和添加劑配比與坍落度實(shí)驗(yàn)的試樣一樣；驗(yàn)的試樣一樣；此實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證坍落度實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并與此實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證坍落度實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并與之做比較。之做比較。3、模型實(shí)驗(yàn)、模型實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)一套簡易實(shí)驗(yàn)安裝，在土艙設(shè)計(jì)一套簡易實(shí)驗(yàn)安裝，在土艙內(nèi)和螺旋保送機(jī)內(nèi)分別安頓兩個(gè)土壓內(nèi)和螺旋保送機(jī)內(nèi)分別安頓兩個(gè)土壓力計(jì)，監(jiān)測混合土體在壓力艙和螺旋力計(jì)，監(jiān)測混合土體在壓力艙和螺旋保送機(jī)內(nèi)壓力的變化。保送機(jī)內(nèi)壓力的變化。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、

13、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 v4.1分析混合土體在不同添加劑情況下的坍落度，并分析混合土體在不同添加劑情況下的坍落度，并找到添加劑最正確注入量。做出坍落度隨時(shí)間變化找到添加劑最正確注入量。做出坍落度隨時(shí)間變化的曲線圖，研討泡沫的作用時(shí)間。的曲線圖，研討泡沫的作用時(shí)間。v4.2 做出不同添加劑與混合土體攪拌扭矩的曲線關(guān)做出不同添加劑與混合土體攪拌扭矩的曲線關(guān)系，分析得到添加劑最正確注入量。系，分析得到添加劑最正確注入量。v4.3分析壓力艙模型內(nèi)混合土體在壓力艙和螺分析壓力艙模型內(nèi)混合土體在壓力艙和螺旋保送機(jī)內(nèi)壓力的變化，研討添加劑在壓力旋保送機(jī)內(nèi)壓力的變化，研討添加劑在壓力艙和螺旋保送機(jī)內(nèi)所起的作用。艙和螺旋保送機(jī)內(nèi)所起的作用。五研討進(jìn)度及安排五研討進(jìn)度及安排2007年年6月月2021年年1月月 文獻(xiàn)閱讀、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)閱