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砂卵石土是由以漂石、卵石、砾石为主的颗粒构成,是广义上的土石混合体。砂卵石土形成的砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,其基本特征是结构松散、无胶结,呈大小不等的颗粒状,在开挖过程中极易失稳而导致地层坍塌,这给施工带来很大的困难:砂卵石地层中卵石的强度高,对盾构机刀盘和刀具的磨损大;大粒径卵石不能被带出而沉积在土舱内从而产生骨架效应,容易导致刀盘卡死;砂卵石地层渗透性强而保水性差,当盾构机遭遇富水砂卵石时螺旋机出口容易出现涌水现象;砂卵石地层流动性较差,容易在刀盘处及土舱内结成泥饼,进而影响土压平衡导致盾构机在掘进过程中超挖。本文首先通过对含石量为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%的砂卵石土进行大型直剪试验、坍落度试验和渗透试验,研究了砂卵石的物理力学特性与其含石量的关系,发现砂卵石抗剪强度和内摩擦角均随着含石量的增加而增大,且不同含石量的应力-位移关系曲线表现出不同的非线性关系;随着含石量增大,坍落度及渗透系数亦表现出增大的规律,砂卵石土的坍落度和渗透性均不能满足盾构施工对土体状态的要求。之后对钠基和钙基两种膨润土分别进行了泥浆优化试验,测量并对比分析了两种膨润土泥浆在不同土水配制比下的黏度随时间的变化规律,发现相同土水比的钠基膨润土泥浆黏度优于钙基膨润土,钠基膨润土泥浆的最优土水比为1:10,且随着时间的增加,钠基膨润土泥浆黏度不断增大,在18~24h内达到峰值,选定泥浆膨化时间为18h。最后对含石量为20%、40%、60%、80%的砂卵石土进行了改良试验,泥浆为1:10的钠基膨润土泥浆,注入率分别为5%、10%、15%、20%、25%。试验表明,膨润土泥浆的注入可有效的消除砂卵石的砂石分离状况;随着泥浆注入率的增加,砂卵石土的抗剪强度和内摩擦角显著降低,坍落度明显增大,渗透系数显著减小,得到了不同含石量砂卵石满足盾构施工土体状态要求最优泥浆注入率。