惰性浆性能优化及固结时变规律试验研究

针对富水粉细砂地层中由于惰性浆凝结时间长,早期强度低等引起的地层沉降及管片上浮控制难题,开展水泥改性惰性浆配制及固结试验研究,结果表明:随水泥掺量从0增加到40 kg/m^(3),浆体凝结时间从24 h缩短到14 h,3 d强度从35 kPa提高到180 kPa,显著缩短浆体凝结时间,提高早期强度,但同时降低了浆体流动性。另外,在不掺加水泥时,聚羧酸减水剂对惰性浆性能影响不大,而在掺加水泥后,聚羧酸减水剂能提高浆体流动性能,延缓凝结时间,提高强度。水泥掺量从0增加到30 kg/m^(3),浆体渗透系数降低,进而降低固结排水速率,延长孔隙水压力消散时间,减小固结排水量,使固结轴向应变减小。在同一水泥掺量下,增大固结压力提升了固结排水量,使浆体水胶比降低,无侧限抗压强度提高。

三乙醇胺和快硬硫铝酸盐水泥对盾构壁后注浆浆体性能的影响

针对盾构壁后注浆浆体(浆体)须具有较短凝结时间并保持良好流动性的难题,以快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)和三乙醇胺(TEA)为外加速凝材料,分析两者对浆体性能影响规律及微观机制。结果表明,随R·SAC替换P.O水泥至50%,浆体凝结时间从9.5 h降低至2.0 h,但150 min流动度损失约50%;TEA以0.6%掺量为拐点,浆体凝结时间和流动度均先增大后减小;复掺情况下,两者对浆体水化具有协同作用,起始期快速水化,凝结时间缩短,TEA解絮作用提高了浆体流动性,减缓流动度经时损失;复掺15%R·SAC和0.05%TEA,可制备出凝结时间6 h、150 min流动度250 mm的快凝高流动性浆体。

砂地层孔径分析及其对泥浆在地层中渗透性的影响

为明确砂地层孔径分布特征及其对泥浆在地层中渗透的影响,采用压汞试验对5组均一粒径的砂地层孔径进行实测,并参考谢拉德等计算砂砾料滤层孔径的方法,基于等直圆管对砂地层孔径计算方法进行改进。同时配制9组不同性质的泥浆在不同孔径的砂地层中开展泥浆渗透试验,依据渗透试验结果讨论地层平均孔径与泥浆颗粒粒径之间的对应关系。以泥浆在砂地层中形成泥皮+渗透带的渗透试验为例,通过测试泥浆在地层中渗透流量的变化,并计算地层渗透系数的变化分析砂地层孔径对泥浆在地层中渗透的影响。研究结果表明:基于等直圆管进行计算的地层平均孔径与压汞法实测的孔径结果相符,即为地层中频率最大的孔隙的孔径;该计算方法考虑了对达西定律中渗透流速和渗径的调整,适用于颗粒粒径较为均匀,孔径较为单一的砂地层;泥浆在高渗透性地层发生渗透时,地层孔径越大,形成泥皮或泥皮+渗透带所需泥浆颗粒的粒径越大,地层孔径大小直接决定了通过孔隙的泥浆颗粒的粒径大小;渗入地层孔隙中的泥浆颗粒在地层中形成稳定淤堵,改变了地层的物理结构,降低了地层的渗透性,阻碍了泥浆的渗透过程;地层孔径与泥浆颗粒粒径之间的对应关系是影响泥浆渗透结果的关键因素。