多固废协同制备再生可控性低强度材料及其性能研究

可控性低强度材料(CLSM)是一种替代传统级配砂石回填的新型回填材料,具有良好的工作性和力学性能。为了提高CLSM中固废利用率,减少水泥用量,降低工程成本和施工难度,利用再生微粉、矿渣粉等固废材料配合盾构渣土制备CLSM,并通过SEM分析不同配比CLSM水化产物的微观形貌。结果显示,多固废协同制备的CLSM流动度可控制在135~215 mm,抗压强度可控制在3.40~5.93 MPa。再生微粉最佳掺量为20%,矿渣粉最佳掺量为30%,抗压强度最高可达5.93 MPa。再生微粉与矿渣粉复掺可以相互促进,将更多的水泥产物CH转化为C-S-H凝胶物质填补孔隙结构,提高材料结构强度。

废弃岩渣壁后注浆体固结时变性及对地层沉降影响研究——以南京和燕路过江通道盾构隧道工程为例

为研究废弃岩渣替换商品砂配制的壁后注浆体(岩渣-硬性浆)固结后性质的时变规律及其对地层沉降的影响,采用自制的固结装置进行固结试验,测定浆体弹性模量等性质的时变规律,并采用FLAC3D数值模拟,研究岩渣-硬性浆对地层沉降的影响规律。结果表明:1)岩渣-硬性浆固结完成后,浆体性质发展迅速,起始弹性模量为1~1.4 MPa,3 d后已达到120~160 MPa,相较于刚固结完成时其内摩擦角增长21.8%,黏聚力增长4~5倍;2)相比于普通硬性浆,使用岩渣-硬性浆进行壁后注浆能够有效降低地层沉降,最终沉降值降幅为20%左右,但浆体的固结性质差异基本不会改变地层沉降横向影响范围;3)对比沉降模拟结果与现场实测数据发现,采用固结试验所得的岩渣-硬性浆时变性参数进行地层沉降模拟,可较为准确地反映岩渣-硬性浆填充引起的地层沉降规律,进一步验证了岩渣-硬性浆对地层沉降的控制效果。

盾构渣土资源化处理与多元化应用

我国盾构施工技术应用广泛,而盾构渣土作为一种建筑垃圾,也亟待进行资源化处理和多元化应用。参照国内外的划分标准,对盾构渣土做出了恰当合理的分类,又介绍了盾构渣土的理化性能。考虑到盾构施工技术未来发展的前景,对盾构渣土的预处理技术也进行了整理,包括渣土分选技术、土性改良技术、脱水技术和除铁技术等。文章重点介绍盾构渣土的综合利用途径。当渣土掺量是水泥的15%时,C30混凝土的抗渗性能达到最优。当渣土掺量是水泥的7.5%时,C50混凝土的抗压强度达到最高。此外,盾构渣土在制作人造板材、烧结砖、免烧砖、陶粒、陶瓷等方面均有不俗表现。

深竖井长距离盾构渣料运输施工技术研究

该技术主要依托珠江三角洲某项目,盾构施工阶段出渣垂直高度为66.78 m,工作井有效直径为30.5 m,盾构隧洞长度为2.926 km,隧洞内径为5.4 m,隧洞坡度为0.5%,主盾构洞身掘进地质多为弱风化泥质粉砂岩,隧洞埋深40~60 m,采用φ6280土压平衡盾构施工。因受工作井深度及空间影响,盾构施工期间渣土运输问题是工程的重难点,研究通过优化出渣方式,改进出渣设备,以达到提高生产效率,节约施工成本,保证施工安全的目的。

龙门吊称重结构对盾构掘进渣土计量的效用研究

该研究旨在探讨龙门吊称重结构对盾构掘进渣土计量的效用。通过对北京地铁16号线丰益桥南站至丰台站区间的盾构工法进行分析,认识到精确计量盾构掘进渣土的重要性。在研究过程中,对传统的盾构掘进渣土计量方法进行分析,发现存在一些弊端。为了解决这些问题,引入新型的龙门吊称重结构。该结构可以实现对渣土的精确计量,并提高计量的准确性和可靠性。通过实验测试,对龙门吊称重结构对盾构掘进渣土计量的影响进行评估。结果表明,龙门吊称重结构能够有效地确定盾构掘进渣土的参数,并提供准确的施工效果评价。最后,提出建议和优化改进方向,以进一步提高龙门吊称重结构对盾构掘进渣土计量的效用。

盾构渣土作为护壁泥浆最大化再利用研究

为实现盾构渣土最大化再利用,文中依托苏州盾构隧道工程,设计了24组不同配比的护壁泥浆试验,基于最小二乘法原理,建立了泥浆性能与原材料配比函数关系,结合规范得到了护壁泥浆渣土含量最大的配比方案。研究表明原材料与护壁泥浆各项指标正负相关性及相关程度,最优配比为渣土:水:膨润土=0.36:0.51:0.125。研究为苏州地区的粉质渣土作为护壁泥浆再利用提供理论依据。

深埋富水泥质粉砂岩地层泥水与土压平衡盾构施工分析

通过分析深埋富水地层泥水盾构与土压盾构掘进影响因素,针对影响因素采取针对性措施,克服土压平衡盾构在深埋富水地层中螺旋机易喷涌、设备易出现故障、出渣困难、渣土处理困难的难题;克服泥水平衡盾构在深埋富水地层中环流不畅、结泥饼的难题。通过对比分析及实际验证得出在深埋富水地层中泥水平衡盾构更具优势的结论,采取的措施及在此类施工工况下盾构设备选型可供类似工程进行参考。

长距离大埋深盾构隧道施工高效出渣施工技术

长距离、大埋深盾构隧道施工过程中,高效的出渣方式可以提高隧道施工效率,保障施工进度。以珠三角水资源配置工程为背景,提出了与盾构机配套的连续皮带机+垂直提升皮带机组成的出渣方式,并对其工艺流程、技术原理和操作要点进行了详细阐述。应用实践表明:相较于常规出渣方式,该技术可以有效提高盾构掘进效率,由平均6环/d提高至平均12环/d,掘进效率提高1倍左右,通过“水平+垂直”皮带机与盾构机联机的智能化控制及管理系统,可以及时预警,保障设备运行安全,具有较高的经济效益与安全效益,可为类似工程的出渣施工提供一定的参考。

基于复合式连续皮带机的盾构出渣质量计算研究

为使盾构施工渣土管理精准化,该文利用盾构施工中连续皮带机的施工数据,对两种常见的盾构渣土质量计算方法(基于松散系数的盾构渣土质量结算法、考虑外加剂的盾构渣土质量结算法)进行评价与分析,并根据盾构每环出渣的变化规律,提出一种改进的盾构渣土质量估算方法。研究结果表明:基于松散系数的盾构渣土质量计算方法误差显著;采用考虑外添加剂的渣土质量计算方法时,计算值总小于实际出渣质量,两者差值趋近于某值,且与所研究的两种主要地层条件和渣土称量方式相关性不大。该文提出的改进的渣土计算方法提高了渣土质量估算准确性,与实际盾构出土质量吻合良好。

Investigation on mechanism of fixing nitrogen in self-shielded flux cored arc welding

Prevention of nitrogen porosity in weld metal deposited with self-shielded flux cored wire with CaF2-TiO2-MgO slag system can be accomplished by using a 'killing agent' such as titanium to react with nitrogen dissolved in the weld metal. The amount of titanium needed to prevent porosity is calculated thermodynamically for various dissolved nitrogen levels. Experimental flux cored wires are used to verify the thermodynamic model. It is concluded that approximately 0.11 wt% titanium in the weld deposit is need to prevent nitrogen porosity when welding without externally applied shielding.

基于蒙特卡罗方法的钢渣混凝土的中子屏蔽性能模拟

基于蒙特卡罗方法,采用FLUKA软件建立了中子源散射球壳和质子源入射水靶球壳数值模型,分析了不同厚度钢渣混凝土对不同能量等级和不同屏蔽角度中子射线的屏蔽能力,并与普通混凝土进行了对比。结果表明:随着屏蔽厚度的增加,混凝土对中子射线的屏蔽能力不断提升;混凝土对慢中子射线和中能中子射线的屏蔽效果优于快中子射线;钢渣混凝土对中子射线的屏蔽效果优于普通混凝土;屏蔽角度越大,使关注点剂量当量率满足规范要求的混凝土屏蔽厚度越小;用钢渣混凝土取代普通混凝土可显著减小材料的屏蔽厚度。

风化岩层岩渣配制的盾构同步注浆浆液性能及微观形貌分析

为探索泥水盾构穿越风化岩层时产生的大量岩渣的再利用问题,依托南京和燕路过江通道工程,采用岩渣代替部分商品砂配制同步注浆浆液,并测试了浆液流动度、稠度、凝结时间、泌水率及强度等指标,分析了岩渣配制同步注浆浆液的性能及微观结构。结果表明:随着岩渣替换商品砂比例的增大,浆液流动度、稠度和泌水率逐渐降低,而凝结时间呈缩短趋势,1 d抗压强度也逐渐增大;替换比例在50%~85%时,浆液各项性能均满足工程施工要求,当替换比例为85%时,浆液流动度、稠度与现场浆液接近,凝结时间从10.6 h缩短至7.3 h,1 d抗压强度增强了近1倍;岩渣中含有的高岭石相矿物在水中会电解出Al^(3+),促进了浆液中C-S-H凝胶的形成,是促使浆液凝结时间缩短和抗压强度增大的根本原因。

考虑地层不均和塑流化过程的土压平衡盾构渣土松散特性评估方法

对土压平衡盾构渣土出土量进行准确评估,有利于渣土处理处置工艺、处理能力、处理成本的确定。基于土力学中土的三相组成理论分析了渣土松散特性计算原理并推导出评估公式,形成土压平衡盾构渣土松散特性的评估方法。结合土工试验(密度和含水量试验),采用该评估方法测定出松散系数,并与工程计量结果进行对比分析,结果显示:不考虑地层不均和塑流化过程的渣土松散系数为1.50,只考虑地层不均的松散系数为1.52,只考虑塑流化的松散系数为1.53,同时考虑地层不均和塑流化过程的松散系数为1.54,工程实际计量所得松散系数为1.64。由此可见,塑流化过程是主要因素,地层不均为次要因素,其结果与现场计量结果虽有差距但考虑地层不均和塑流化过程的松散系数与之趋近。该方法为渣土松散系数的确定提供一种新的方法和思路,同时为渣土量的准确预测提供基础数据的获取方法。

盾构渣土环保处理泥浆脱水技术研究与应用

盾构渣土在环保处理过程中产生的泥浆需进行脱水,形成泥饼后再处理。在实际施工过程中,通常存在脱水效果不稳定、药剂用量大等问题。模拟现场盾构渣土环保处理工艺,在实验室获得泥浆,并使用模拟压滤装置模拟板框压滤脱水的过程,添加不同型号和用量的絮凝剂进行脱水试验。结果表明:阳离子絮凝剂对试样泥浆的调理效果最好,试验泥饼的含水率最低,其最佳添加量为干物质质量浓度的0.08%,现场实际运行效果良好。模拟压滤试验可有效降低现场药剂选型和加药方案试验的试错成本,快速高效地指导现场施工,制定最有效的脱水方案。

沿海地区地铁盾构施工注浆材料设计研究

受海水环境影响,常规盾构注浆材料不能完全适用于沿海地区地铁隧道盾构工程施工建设。为研究开发出能够适应海水环境的新型盾构注浆材料,室内利用高炉矿渣粉末(BFSP)替代常见注浆材料中的粉煤灰成分,并对新型BFSP改性盾构注浆材料开展了综合性研究试验。研究发现:(1)海水拌制浆液的流动性强于淡水拌制浆液,凝结时间较短,剪切强度更低。淡/海水拌制浆液的坍落度分别为126 mm、135 mm,初凝时间分别为105 min和91 min,终凝时间分别为195 min和172 min,剪切屈服强度分别为0.36 kPa和0.28 kPa;(2)海水环境下基础盾构注浆浆液(0BFSP)坍落度可为135 mm,随着BFSP掺量的逐渐增大,新型注浆浆液的坍落度逐渐降低,相较于基础盾构注浆浆液分别下降0.74%、2.22%、15.56%、24.44%以及37.04%;(3)BFSP材料的掺入显著的缩短了新型注浆浆液的凝结时间,提高了结石试样的抗压强度;材料掺量对结石体抗折强度的影响较为复杂,养护龄期较长条件下,抗折强度呈现出先增大后减小的变化趋势;(4)当BFSP掺量为20%时新型盾构注浆材料的综合性能最佳,此时其坍落度为123 mm,初凝时间为60 min,终凝时间为109 min,28 d抗压强度为38.82 MPa,28 d抗折强度为4.68 MPa。

卵石地层泥水盾构环流管道排渣特性研究

为明晰泥水盾构环流系统管道排渣特性,结合实际设备环流管道的设计与现场应用,使用EDEM(engineering discrete element method)与Fluent耦合的固液两相流仿真技术,对水平-倾斜-水平的连续环流管道渣石和泥浆的运动规律及分布状态进行研究。研究结果显示:1)DDPM模型(dense discrete phase model)相对于DPM模型(discrete phase model)计算精确度更高,更加符合实际情况。2)在初始水平段渣石首先进行悬浮运动,在重力作用下,渣石逐渐沉降在管道底部并进行推移运动。3)渣石在斜管中运动时出现明显的堆积和速度分层现象,斜管截面渣石分布数和最大泥浆流速随着斜管角度的增加先增加后减小,两者均在斜管角度为45°时最大,在90°时最小。4)斜管中渣石平均运动速度随着斜管角度的增加先减小后增加,在斜管角度为45°时最小,在90°时最大。说明渣石在斜管角度为45°左右时堆积比较严重,实际设计中应避免45°左右的斜管。

富水漂卵石地层土压盾构高效施工技术研究

土压平衡盾构机在富水漂卵石地层中掘进存在刀盘刀具磨损严重,螺旋机轴易卡停断裂,渣土易离析喷涌,推进效率低下等问题。以成都轨道交通6号线工程为依托,采用刀盘刀具适应性改造,螺旋机耐磨技术改造,泡沫膨润土混合液渣土改良,“超前排渣、扭矩控制、泡沫动平衡”等措施。经实践,刀具的更换里程明显延长,可达到全区间1082 m不换刀连续推进;螺旋机发生断轴后,修复时间由10 d缩短为3 d;采用混合注入的渣土改良方式,将刀盘扭矩降低了31%,螺旋机扭矩降低了49%,有效减少了卡停和喷涌情况;采用的掘进技术明显提高了施工进度,减少了停机风险。研究结果表明,采用的技术措施解决了土压平衡盾构机在此种地层中的施工难题,提高了施工效率,降低了工程风险。

不锈钢发纹的研究与对策

对电弧炉冶炼１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢发纹产生的原因进行了调查研究，讨论了影响发纹产生的因素，提出强化精炼后期操作、出钢浇注过程氩气保护以及配之合适的保护渣等改善不锈钢质量的措施。

电渣冶金过程中氧含量变化的研究

分析了电渣重熔过程中氧的行为,结果发现:当电极中的氧含量较低时,电渣过程实际上是一个增氧过程,增氧的程度与重熔渣系密切相关;通过理论分析与实验发现,Al-O之间的反应是电渣重熔过程中的控制反应,电极中铝含量及渣Al2O3含量决定了锭中的氧含量.因此,在生产中为了获得较低的氧含量,应该减少渣中Al2O3的活度,同时在重熔过程中向渣池连续添加脱氧剂;尽管重熔后氧含量有所增高,但是电极中的大颗粒夹杂物在重熔后已不存在,重熔锭中的夹杂物是金属熔池在凝固过程中形成的,因而夹杂物呈细小、弥散状分布.