本文關(guān)鍵詞：砂卵石地層高水壓條件下土壓平衡盾構(gòu)防噴涌研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的不斷增長(zhǎng),城市道路交通問題日趨惡化,于是人們逐漸加大對(duì)地下空間的開發(fā)與利用,地下軌道交通建設(shè)發(fā)展蓬勃,水下隧道建設(shè)規(guī)模也越來越大,越來越多的城市交通急需修建大量的河底、湖底、江底和海底隧道。水下隧道常用盾構(gòu)法施工,當(dāng)盾構(gòu)隧道位于水位以下,洞室圍巖為富水的砂卵石地層,高壓力的水體穿越土艙和螺旋輸送機(jī)形成集中滲流帶動(dòng)土艙內(nèi)的土顆粒一起涌動(dòng),很可能發(fā)生噴涌現(xiàn)象,施工過程應(yīng)采取安全有效的防噴涌措施。本文以蘭州地鐵1號(hào)線奧世區(qū)間(下穿黃河)隧道工程為依托,通過渣土改良試驗(yàn)和數(shù)值模擬,進(jìn)行高水壓下土壓平衡盾構(gòu)防噴涌研究。其主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：(1)綜合分析了土壓平衡盾構(gòu)隧道噴涌研究現(xiàn)狀以及渣土改良機(jī)理,為蘭州地鐵1號(hào)線奧世區(qū)間隧道工程防噴涌研究提供理論基礎(chǔ),對(duì)奧世區(qū)間砂卵石地層取樣,進(jìn)行級(jí)配分析、松散系數(shù)等分析試驗(yàn),得到盾構(gòu)施工過程的地層信息,結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)出渣量等信息優(yōu)化注漿系統(tǒng)。(2)測(cè)試分析多種濃度的膨潤(rùn)土泥漿的粘度和比重,確定適用于本次施工的膨潤(rùn)土泥漿的最佳濃度,通過坍落度試驗(yàn),分別研究含水率、泡沫、膨潤(rùn)土、泡沫與膨潤(rùn)土混合劑對(duì)砂卵石的流塑性影響,為渣土改良選擇添加劑提供參考。(3)將膨潤(rùn)土泥漿與砂卵石按一定體積比進(jìn)行混合攪拌,通過模型桶進(jìn)行滲透性試驗(yàn),得到不同配比渣土的滲透系數(shù)和最大擊穿水壓力值,對(duì)比分析試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)注漿方案進(jìn)行了優(yōu)化。(4)運(yùn)用FLAC3D有限差分軟件,選取奧世區(qū)間隧道工程的多種工況,對(duì)高水壓條件下土壓平衡盾構(gòu)的滲流情況進(jìn)行數(shù)值模擬,得出盾構(gòu)機(jī)螺旋輸送機(jī)內(nèi)的水壓力值分布情況以及滲流對(duì)地層的影響范圍,對(duì)各工況計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析得到最不利情況。(5)總結(jié)數(shù)值模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù),將最不利水壓力值與滲透試驗(yàn)所得最大擊穿水壓力值進(jìn)行對(duì)比分析,檢驗(yàn)渣土改良效果,優(yōu)化渣土改良方案,有效防止下穿黃河隧道土壓平衡盾構(gòu)施工過程中噴涌現(xiàn)象的發(fā)生,為蘭州地鐵1號(hào)線奧世區(qū)間隧道的設(shè)計(jì)與施工提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：土壓平衡盾構(gòu) 噴涌 渣土改良 滲透試驗(yàn) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U455.43
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 1 緒論13-27
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 土壓平衡盾構(gòu)方面14
• 1.2.2 螺旋輸送機(jī)防噴涌方面14-15
• 1.2.3 渣土改良方面15-17
• 1.3 土壓平衡盾構(gòu)及噴涌機(jī)理概述17-20
• 1.3.1 土壓平衡盾構(gòu)機(jī)工作原理17-18
• 1.3.2 噴涌發(fā)生的機(jī)理18-19
• 1.3.3 噴涌的影響因素及控制措施19-20
• 1.4 渣土改良機(jī)理概述20-25
• 1.4.1 渣土改良目的20-21
• 1.4.2 渣土改良添加劑21-22
• 1.4.3 渣土改良系統(tǒng)22-23
• 1.4.4 主要添加劑的作用原理23-25
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線25-27
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容25-26
• 1.5.2 技術(shù)路線26-27
• 2 蘭州地鐵1號(hào)線奧世區(qū)間隧道工程概述27-39
• 2.1 工程背景概況27-29
• 2.1.1 盾構(gòu)下穿黃河的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素27-28
• 2.1.2 奧體中心站-世紀(jì)大道站區(qū)間概況28-29
• 2.2 工程地質(zhì)條件29-33
• 2.2.1 地形地貌29-30
• 2.2.2 地質(zhì)構(gòu)造30
• 2.2.3 地層分布特征30-33
• 2.3 水文地質(zhì)條件33-35
• 2.3.1 黃河水文條件33-34
• 2.3.2 地下水文條件34-35
• 2.3.3 地下水動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的核查35
• 2.3.4 涌水、涌砂問題35
• 2.4 盾構(gòu)機(jī)下穿黃河主要技術(shù)問題35-39
• 2.4.1 盾構(gòu)機(jī)選型35-37
• 2.4.2 刀盤形式及其構(gòu)造的選擇37-38
• 2.4.3 螺旋輸送機(jī)選型38-39
• 3 砂卵石地層性能分析及渣土改良試驗(yàn)39-57
• 3.1 砂卵石地層級(jí)配分析試驗(yàn)39-42
• 3.1.1 試驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/span>39-40
• 3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析40-42
• 3.2 砂卵石地層松散系數(shù)試驗(yàn)42-44
• 3.2.1 試驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/span>42-43
• 3.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析43-44
• 3.3 膨潤(rùn)土泥漿配比試驗(yàn)44-48
• 3.3.1 粘度測(cè)試44
• 3.3.2 比重測(cè)試44-45
• 3.3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析45-48
• 3.4 膨潤(rùn)土改良渣土坍落度試驗(yàn)48-51
• 3.4.1 試驗(yàn)步驟48
• 3.4.2 鈣基膨潤(rùn)土改良渣土坍落度試驗(yàn)48-49
• 3.4.3 鈉基膨潤(rùn)土改良渣土坍落度試驗(yàn)49-51
• 3.4.4 試驗(yàn)結(jié)果分析51
• 3.5 其他因素對(duì)砂卵石地層流塑性的影響51-54
• 3.5.1 含水率對(duì)砂卵石地層流塑性的影響51-52
• 3.5.2 泡沫對(duì)砂卵石地層流塑性的影響52-53
• 3.5.3 混合添加劑對(duì)砂卵石地層流塑性的影響53-54
• 3.6 本章小結(jié)54-57
• 4 砂卵石渣土改良滲透性試驗(yàn)57-75
• 4.1 試驗(yàn)概述57-63
• 4.1.1 試驗(yàn)?zāi)康募霸?/span>57-58
• 4.1.2 試驗(yàn)設(shè)備58-59
• 4.1.3 試驗(yàn)內(nèi)容59-60
• 4.1.4 試驗(yàn)步驟60-63
• 4.2 試驗(yàn)設(shè)備可靠性的驗(yàn)證試驗(yàn)63-64
• 4.2.1 普通中粗砂滲透性試驗(yàn)63-64
• 4.2.2 未改良渣土(砂卵石)滲透性試驗(yàn)64
• 4.3 鈣基膨潤(rùn)土泥漿改良渣土的滲透性試驗(yàn)64-66
• 4.3.1 體積比為1：7的泥漿改良渣土64-65
• 4.3.2 體積比為1：4的泥漿改良渣土65
• 4.3.3 體積比為1：6的泥漿改良渣土65-66
• 4.3.4 體積比為1：5的泥漿改良渣土66
• 4.4 鈉基膨潤(rùn)土泥漿改良渣土的滲透性試驗(yàn)66-69
• 4.4.1 體積比為1：20的泥漿改良渣土67
• 4.4.2 體積比為1：15的泥漿改良渣土67-68
• 4.4.3 體積比為1：10的泥漿改良渣土68-69
• 4.5 兩種膨潤(rùn)土的改良效果比較69-72
• 4.5.1 Ca、Na基膨潤(rùn)土特性比較69-70
• 4.5.2 坍落度比較70
• 4.5.3 最大擊穿水壓比較70-71
• 4.5.4 滲透系數(shù)比較71-72
• 4.6 泡沫膨潤(rùn)土混合劑改良渣土滲透性試驗(yàn)72-73
• 4.7 本章小結(jié)73-75
• 5 高水壓條件下滲流分析FLAC3D數(shù)值模擬75-87
• 5.1 FLAC3D軟件介紹75-76
• 5.2 分析工況76
• 5.3 建立數(shù)值模型76-79
• 5.3.1 模型尺寸76-77
• 5.3.2 定義材料參數(shù)77-78
• 5.3.3 滲流邊界條件78
• 5.3.4 本構(gòu)模型及破壞準(zhǔn)則78-79
• 5.4 數(shù)值分析過程79-80
• 5.5 工況一計(jì)算結(jié)果分析80-83
• 5.5.1 水壓力云圖80-81
• 5.5.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)水壓變化曲線81-83
• 5.6 工況二計(jì)算結(jié)果分析83-86
• 5.6.1 水壓力云圖83-84
• 5.6.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)水壓變化曲線84-86
• 5.7 本章小結(jié)86-87
• 6 結(jié)論與展望87-89
• 6.1 結(jié)論87-88
• 6.2 展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 作者簡(jiǎn)歷93-97
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集97

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