摘要
渣土改良是保障土压平衡盾构施工顺利进行的关键技术之一，膨润土作为最常见的黏土矿物类改良剂被广泛应用于土压平衡盾构渣土改良。目前，对于砂-黏复合地层盾构施工泥浆改良剂的使用缺乏理论的指导，尤其是随着盾构掘进，地层中砂土和黏性土的比例不断动态变化，泥浆改良参数难以把控。此外，当盾构处于砂-黏复合地层中的富水砂层段时，仅使用膨润土难以达到很好的改良效果，而由膨润土和羧甲基纤维素或聚丙烯酰胺等人工聚合物混合而成的泥浆体系，相对纯膨润土泥浆，其性能更加优越但存在降解难度大，产生废浆容易造成环境污染，研制适用于富水砂层的环保泥浆材料是很有必要的。 针对以上问题，本文通过室内试验对膨润土泥浆性能和砂-黏混合渣土特性进行了研究，通过满意度函数-响应面法取得砂-黏混合渣土在不同含砂量下的盾构泥浆施工参数，并通过室内试验开展富水砂层环保泥浆的配置工作。主要研究成果如下: （1）配制了不同浓度的钠基膨润土泥浆，以马氏漏斗黏度、滤失量、比重、胶体率、pH值为研究指标，分析了泥浆浓度对泥浆性能的影响规律，初步确定了砂-黏符合地层渣土改良试验泥浆浓度范围。 （2）针对砂-黏复合地层特性，配制了五种含砂量的砂-黏混合渣土，分析了砂粒含量对砂-黏混合渣土塑流性、抗剪强度特性以及渗透性的影响规律，明确了砂-黏复合地层在不同含砂量下存在的问题。 （3）以坍落度和内摩擦角为响应值，砂-黏混合渣土含砂量、泥浆浓度和掺入比为影响因素，通过中心复合试验，构建了响应值的二次回归方程模型，探讨了含砂量、泥浆浓度和泥浆掺入比之间交互作用下对渣土性能的影响规律，并结合满意度函数对多响应值进行优化，取得了砂-黏混合地层在不同含砂量下的最优盾构泥浆施工参数。 （4）基于单一添加剂作用下和复合添加剂作用下的泥浆性能分析确定了富水砂层环保泥浆配比（质量比）为水∶膨润土∶瓜儿胶∶海藻酸钠∶羧甲基淀粉＝1000∶150∶0.2∶0.6∶2。分析了环保泥浆在不同掺入比下对富水砂层渣土塑流性、抗剪强度特性以及渗透性的改良效果，确定了富水砂层环保泥浆掺入比为10%。
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