泥水盾构泥膜形成时开挖面地层孔压变化规律研究

泥水盾构泥膜形成时开挖面地层孔压变化规律研究

刘兆斌

中铁隧道股份有限公司河南郑州450003

摘要：为了保证驱动面的稳定性，上翼泥浆必须在驱动面上形成水泥灌浆膜，从而在一定的泥浆压力下成为有效应力，使泥浆压力能够平衡土壤。地层压力和水压。目前还不清楚是什么因素影响泥浆压力和成膜。为了解决这一问题，采用12套不同性能的泥浆对国产泥浆渗透设备进行了渗透试验。

关键词：泥水盾构；地面层孔；压力变化

1、前言

通过测量超细水应力的变化，分析影响超细水应力分布的因素，可以很好地了解泥膜的作用机理。结果表明，泥浆压力的变化可以转化为孔隙压力、孔隙水压力和有效应力。泥浆膜中的超渗透水应力迅速减小。地层深度逐渐稳定。泥浆密度是影响超孔隙水压力分布的主要因素之一。

2、相关背景

大疆隧道挡泥板由于其优良的压力控制方法，在国内外得到越来越多的应用。挡泥板盖住了地面。基坑施工成功的关键是保证基坑的表面质量。稳定。为了保证泥岩盾构开挖面的稳定性，必须使泥浆压力与开挖面的地下水压力相平衡。泥浆压力是孔隙压力的一种形式。地层水压平衡相对容易。在平衡层中，必须开挖土压力，使其表面形成不可渗透或渗透的水泥膜。泥浆压力，泥浆压力作为一种有效应力被称为有效泥浆压力，其大小基本上反映了泥浆膜的质量。然而，泥浆压力转换涉及泥浆性能、泥浆压力、地层性能、泥浆膜形状和质量。确定有效泥浆压力及其影响因素对确定泥浆压力和配制泥浆具有重要意义。在泥浆膜的形成过程中，由于水泥或细颗粒和水的压力增加而发生渗漏。有效泥浆压力等于泥浆压力减去孔隙水压力和孔隙水应力。因此，通过测量超孔隙水应力的大小和变化，可以反映有效泥浆压力和转化率。采用不同类型的泥浆压力渗透设备-进行独立设计校核。通过对超孔隙水应力的测量，确定了超孔隙水应力的分布规律，分析了影响超孔隙水应力分布规律的因素。探讨了泥浆膜的形成机理，为制定泥浆压力和泥浆配制提供了理论依据。

3、变化的规律研究

3.1形成机理研究

为了保证泥岩盾构掘进面的稳定性和泥浆压力的平衡，必须对掘进面施加地下水压力。为保证高渗地层中盾构泥岩开挖面稳定，采用水泥土计算方法。泥浆压力必须平衡开挖面的水压力和土压力。泥浆压力以水压的形式存在。只要泥浆压力高于地下水压力，水压力就达到平衡。然而，平衡土壤压力是困难的，需要在表面开挖不渗透或渗透的泥浆膜。泥浆压力的一部分转化为有效应力，以达到平衡。泥浆膜的作用机理是由泥浆的渗流压力与地下水压力的差值决定的。在渗透过程中，泥浆颗粒堵塞地层的孔隙或表面，形成多孔或不透明的泥浆膜。这种薄膜的形成防止泥浆进一步渗透到地层中，以保持储罐中的泥浆压力。泥浆水压力罩通过控制泥浆状态和压力稳定来支撑压力罐的开挖面。理论上，开挖面与泥浆压力的平衡等于土压力之和。因此地层中的泥浆压力大于孔隙水压力。泥浆颗粒填满了这些洞，使它们变得更小，更具渗透性。孔隙水压力的增加是由于水的渗透。根据以往的试验结果，泥浆颗粒在表面堆积形成泥浆膜。由于孔隙堵塞，少量的泥浆颗粒通过渗透进入地层中形成。泥浆膜和泥浆水的渗透系数。地层中通过小孔的阻力变得足够大，使得泥浆压力迅速下降。在这方面，它被转换成一个有效的减压，以支持土壤压力。在透水地区，由于颗粒尺寸较小，孔隙度和局部地层渗透率降低到非常小的程度，泥浆压力降低，有效泥浆应力增加。不渗透泥浆颗粒的形成和孔隙水压力的逐渐稳定使工作面形成了新的孔隙水压力曲线。因此，通过测量成膜后的孔隙压力曲线，可以区分成膜类型和成膜厚度。泥浆膜厚度会导致厚度和孔隙压力迅速下降。孔隙压力缓慢变化，在渗透层中形成厚度。由于泥浆膜并非完全不透水，因此在泥浆膜中孔隙水应力的形成将不可避免地增加。孔隙水应力的增长大于孔隙水应力的增长。因此，泥浆压力转化为孔隙压力，形成阻蚀剂的静水压力，孔隙水压力和有效泥浆压力通过泥浆膜的作用。它的形状。在实际结构中，压力室的泥浆压力应根据地层水压力和成膜后孔隙水应力来确定。本试验测得的孔隙水应力小于20kPa。然而，泥浆压力值是在当前的项目中设定的。在使用经验公式时，通常在地表污水压力基础上增加20-30kpa的富压力。成膜质量不同于成膜质量。在超纯水形成过程中，泥浆压力的变化具有不同的应力值。当局部地层渗透系数较大或泥浆性质不利于致密泥浆膜的形成时，只有渗透区地层孔隙压力缓慢减小，而超高压地层应力逐渐减小。随着孔隙水的增加，土壤中的压力增加，产生阻力。有效。泥浆压力将会降低。当有效泥浆压力小于土压力时，易发生滑坡失稳和开挖面失稳。因此，通过调整泥浆的性质，降低了地层的渗透系数，增加了泥浆，从而将泥浆推入不透水表面，形成致密的泥浆膜。改变泥浆压力，有效平衡土压力，保持开挖面稳定。

3.2评价指标

一方面，泥膜的形成防止泥进一步渗透到地层中以维持泥罐中的泥压力。一方面，一部分泥浆压力被转换为开挖面的有效应力，以确保开挖面的稳定性。泥膜的质量实际上反映了泥浆与地层之间的匹配程度。当泥浆和地层很好地匹配时，泥浆膜易于形成并在形成后致密，反之亦然。在实验室中，我们通过水过滤量来评估泥膜的质量：泥膜形成过程中的泥浆过滤损失表明泥膜易于形成，形成后的水过滤量很小，泥膜的“×”表示泥膜致密，较小的表示泥膜高质量。在实际施工中，挡泥板所形成的泥膜是一种动态的泥膜，即新形成的泥膜和泥膜通过泥膜，它是由连续的切割面暴露于压力罐内而形成的。容易渗透。划痕很快就会穿透并形成新的泥膜。这就要求泥浆膜，即地层速度快，泄漏量小，地层充填速度快，在地层表面形成的泥浆膜应及时闭合，在开挖表面形成的孔应及时闭合。防止水土流失。泥浆可能造成过多的流体损失。压力波动过大会对开挖面造成不必要的干扰。因此，泥浆膜的质量取决于其形成速度和渗透系数。在本实验中，通过对超射孔的测量，超射孔的水应力每隔5秒和5秒迅速减小到一个较小的值，在5秒内形成的泥浆膜变化小而稳定。在实际工程中，开挖和泥膜形成后，土体容易流失。

4、影响的效果和规律

4.1泥浆性质的影响

成形面深度为x坐标，超孔隙水应力为y坐标。成层后，发生渗透稳定。值得注意的是，形成的泥膜表面渗透系数较小，形成的孔隙水应力值基本达到稳定值。当泥浆密度相同时，漏斗粘度从25s增加到3550s。在形成过程中，超孔隙水应力的变化规律相似，但超孔隙水应力略有下降，约为1kPa。这说明泥浆粘度对水压力和地层深度影响不大。从实验结果可以看出，在相同浆体漏斗粘度下，超静水压力随着泥浆密度的增加而减小，但越小，超静水压力越小。超井筒水密度由1.12增加到1.16/cm3，应力降低约7.5kpa。在第一次孔隙水应力5cm的作用下，孔隙水应力迅速下降，表明存在一个特定的区域。

5、结束语

泥浆颗粒填满了地层的孔隙，降低了地层的渗透率和孔隙度。增加泥浆密度对降低外部压力几乎没有影响。同时，随着地层深度的增加，超孔隙水应力的变化逐渐减小，几乎所有表层都共同形成粘土膜泥粒。颗粒渗入地层对充填效果影响不大。

参考文献：

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