土压平衡盾构用复合式泡沫发生器及其产泡特性的研究

为了解决土压平衡盾构用泡沫发生器产泡效果差、泡沫浪费严重等问题,设计复合式泡沫发生器。通过泡沫流量、发泡倍率和析液半衰期试验,确定滚珠填充率、粒径、多孔板孔径是泡沫发生器主要影响因素,测试泡沫析液质量与时间的关系,对泡沫平均直径随时间的变化关系进行了研究。研究结果表明:玻璃滚珠粒径为4~5 mm,体积填充率为50%,多孔板板孔径为3 mm时,泡沫流量为80~133 L/min,发泡倍率为26.0~31.6,析液半衰期为758~845 s,泡沫发生器产泡量较大、发泡倍率较大、泡沫稳定性好。泡沫从产生至半衰期,泡沫携液量大,析液快,0~8 min泡沫平均直径为10μm,8 min至半衰期平均直径增加到40μm,泡沫改良渣土和排土器排土多集中在此时间段;半衰期后,析液量小、持继时间长。整个过程中,泡沫平均直径处于动态变化过程中。利用含聚合物的泡沫剂对高含石量的砂卵石地层进行改良,塑流性随泡沫掺量增加而升高,渗透系数、剪切强度和内摩擦角随泡沫掺量增加而降低。泡沫掺入量40%~50%时,塑流性和渗透系数能达到要求。