掘进机黏性渣土结泥饼机制及聚合物改良研究

作     者：何纯豪 钟小春 竺维彬 李永运 陈洁 HE Chunhao;ZHONG Xiaochun;ZHU Weibin;LI Yongyun;CHEN Jie

作者机构：河海大学土木与交通学院江苏南京210098 广州地铁集团有限公司广东广州510330 中国中铁四局集团第二工程有限公司江苏苏州215131 

出 版 物：《隧道建设（中英文）》 (Tunnel Construction)

年 卷 期：2022年第42卷第10期

页      面：1746-1754页

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52178387 51678217) 

主　　题：掘进机 黏性渣土 结泥饼 渣土改良 聚合物 

摘      要：针对掘进机在黏性地层中施工刀盘结泥饼的问题,以无锡地铁4号线某矩形顶管工程为例,通过添加不同质量的聚合物对不同含水率的渣土进行改良,测试改良前后渣土的黏附强度、不排水抗剪强度及高温环境下渣土的保水能力,并通过液塑限变化分析渣土改良的机制,借助泥饼形成风险分区图评估泥饼形成的风险与改良效果。研究表明:1)添加聚合物和水对渣土黏附强度有一定影响,增大含水率能显著降低渣土的黏附强度,当渣土含水率为35%~45%时,添加聚合物能有效降低渣土的黏附强度;2)含水率的增大会降低渣土的不排水抗剪强度,而添加聚合物能有效增强渣土的不排水抗剪强度,当添胶比达到0.15%后增强效果显著;3)聚合物能提高渣土的液限和保水能力,保证渣土的流塑性满足施工需要;4)结合泥饼形成风险分区图,比较渣土-金属界面的黏附强度和渣土的不排水抗剪强度,可以综合判断黏性渣土结泥饼的风险和改良效果。