盾构泥饼堵塞风险综合评判方法及防治措施研究

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泥饼是盾构切削渣土在刀盘和土舱内重新聚集形成固结或半固结的块状体的过程。当盾构机在黏性地层掘进时,若刀盘设计及施工处治措施不当,刀盘上的刀具会逐渐被固结渣土糊住,导致切削地层时刀具贯入度降低,进而引起刀盘开口堵塞,降低掘进效率,对施工和设备安全造成极大威胁。本文主要通过文献调研、理论分析、室内试验、现场参数分析相结合的方法对盾构泥饼堵塞风险综合评判方法及防治措施展开详细研究,分析泥饼形成规律及其影响因素,系统总结盾构堵塞风险综合评判方法及防治措施,为类似工程提供借鉴和参考。主要研究内容及研究成果如下:(1)基于法向粘附力定义及界面粘附机理理论,改良团队自主设计的界面拉拔试验装置,探究不同稠度指数、黏土颗粒含量、界面分离速度、界面条件等因素对法向粘附力大小及土壤-金属界面粘附情况的影响规律,系统总结出一套高可重复性的法向粘附力测试方法。(2)基于切向粘附力定义及界面粘附机理理论,改良传统直剪试验装置,探究不同稠度指数、黏土颗粒含量、金属材料类别对切向粘附力的影响规律,系统总结出一套高可重复性的切向粘附力测试方法。(3)结合现有的盾构堵塞风险判断图表和室内法、切向粘附力试验结果对施工中堵塞风险进行综合判断,并在此基础上,将盾构堵塞风险划分为5个等级,创新性地提出一种盾构堵塞风险综合评判新方法。(4)依托深圳地铁13号线站留仙洞站~白芒站盾构区间项目,对盾构掘进参数进行对比分析,从参数波动角度判断泥饼发展情况,并引入掘进比能的概念,进一步研究盾构针对性配置、渣土改良方案等防治措施对盾构掘进效率的影响。
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