泥浆和岩渣特性对泥水平衡盾构气垫舱岩渣排出规律影响研究

作     者：于文端 丁万涛 王承震 孙腾云 郭晨涛 王志成 王涵 YU Wenduan;DING Wantao;WANG Chengzhen;SUN Tengyun;GUO Chentao;WANG Zhicheng;WANG Han

作者机构：中铁十四局集团有限公司济南250014 山东大学齐鲁交通学院济南250012 

出 版 物：《现代隧道技术》 (Modern Tunnelling Technology)

年 卷 期：2024年第61卷第4期

页      面：192-201页

核心收录：

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(52278403) 山东省自然科学基金(ZR2021ME135) 

主　　题：泥水平衡盾构 CFD-DEM 岩渣排出 膨润土泥浆 形状系数 

摘      要：泥水平衡盾构机气垫舱内岩渣的快速排出对于保证施工安全和提高掘进效率至关重要,为探究不同泥浆和岩渣特性对岩渣排出的影响,基于CFD-DEM耦合计算方法并结合实际工程建立可以完整反映气垫舱内岩渣排出的数值计算模型,探究不同泥浆膨润土含量、岩渣直径(d)和形状系数(Sf)条件下岩渣排出规律,分析不同因素对结果影响的程度。结果表明:随着泥浆中膨润土含量从8%增加至16%时,岩渣排出率从10.0%增加至21.9%;直径大的岩渣更不易被排出,随着岩渣直径从20 mm增加至40 mm时,排出率从14.4%降低至7.9%,这归因于直径大的岩渣起动需要更高的泥浆流速;由于岩渣的滚动趋势随着形状系数的减小而降低,因此形状系数小的岩渣无法通过滚动的方式直接排出,当形状系数从1减小至0.6时,排出率降低了约59.5%。