不同阳离子对泥水盾构泥浆稳定性影响试验研究

针对泥水盾构在滨海地区或海底掘进时含盐地层侵入会导致泥浆稳定性下降的问题,通过向泥浆中掺入盐溶液,测试泥浆泌水率、■电位、特征粒径、滤失量等参数变化,利用胶体絮凝机理分析泥浆在不同盐溶液掺入下的稳定性。试验表明:①相较于掺入淡水,向膨水比为1∶15的泥浆中掺入浓度为1%的盐溶液时,泥浆■电位下降、特征粒径增大、滤失量增加;②盐溶液通过降低■电位和稀释作用影响泥浆稳定性。当掺入比超过5%后,继续掺入时,若盐溶液为NaCl则泥浆特征粒径d10继续增大而d50,d85基本不变,泥浆颗粒絮集、不泌水;若盐浓液为CaCl2、MgCl2,则特征粒径d10,d50,d85均基本不变,泥浆出现絮降、泌水;③Ca^2+、Mg^2+比Na^+对泥浆稳定性影响更大,故在不同海域采用泥水盾构掘进时,应根据地下水盐分含量及种类有针对性地考虑其对泥浆稳定性的影响。

跨海隧道泥水盾构泥浆劣化试验研究

为解决泥水盾构在海底掘进时海水及含盐地层侵入导致泥浆性质劣化的问题,以厦门地铁3号线五缘湾站—刘五店站(五刘区间)海底隧道工程为依托,通过膨胀指数试验分析淡水、海水及NaCl溶液膨化造浆的区别,并通过海水混入淡水泥浆试验分析海水对泥浆性质的影响。试验结果表明:1)相较于淡水造浆,利用海水或NaCl溶液造浆会使膨润土泥浆的电位显著降低,膨润土的膨胀性变差,甚至几乎不能膨化;2)向膨水质量比为1∶10的淡水泥浆中添加海水,当海水添加质量达到泥浆质量的10%时,泥浆便分层离析、泌水;3)添加羧甲基纤维素钠(CMC)和HS-3均能提高泥浆稳定性,增加泥浆黏度,降低海水混入时泥浆泌水率。基于以上研究成果,厦门地铁3号线五刘区间采用CMC和HS-3复合改性泥浆实现安全顺利穿越富水高渗透地层。

稳定地层盾尾管片壁后注浆窜浆机理及模型试验

在稳定性地层中盾构掘进,盾尾管片壁后注浆将不可避免沿着盾壳与地层之间的缝隙窜浆到刀盘和开挖面。基于宾汉姆流体建立盾尾注浆窜浆量理论计算公式,并分析流失量与浆液性质、缝隙厚度、注浆压力差的关系。建立盾尾注浆窜浆试验模型,并开展不同性质的浆液、缝隙厚度和注浆压力差的窜浆模型试验,验证了本研究建立的窜浆量理论计算公式的合理性。基于建立的盾尾注浆窜浆量计算公式,得到地铁常用盾构盾尾壁后注浆窜浆的发生条件,即浆液黏滞阻力与盾壳与围岩地层缝隙厚度的关系,可用于指导稳定围岩地层盾构掘进时盾尾浆液的配制。