《泥水盾構加纖泥漿侵入複合地層成膜機理》是依託南京林業大學，由劉成擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：泥水盾構加纖泥漿侵入複合地層成膜機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉成
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在透水性差異大、軟硬不均複合地層中修建大型水下盾構隧道，利用架橋作用堵塞泥漿細粒及時形成安全有效的泥膜是解決開挖面穩定控制的關鍵科學問題。針對複合地層中泥漿滲透模式複雜、泥膜形成不均的特點，採用理論分析、模型試驗和離散元仿真相結合的方法，系統研究了複合地層中加纖泥漿侵入成膜和泥膜加壓擊穿失效機理：①通過分析水土壓力、土體變形、泥膜抗擊穿強度等演變規律，揭示加纖泥膜結構形成、增長和擊穿破壞過程中顆粒-纖維-流體間力學作用的演變機制；②通過對加纖泥漿在地層中遷移堵塞空間展布實時追蹤和泥膜微觀結構測定，探明地層內部纖維架橋及顆粒遷移堵塞效應與開挖面上顆粒堆積固結效應的耦合作用機制；③基於纖維外形和配比對架橋作用與成膜效能的影響分析，揭示複合地層中加纖泥膜形成機理。提出適合在複合地層中形成有效泥膜和降低擊穿風險的新型泥漿加纖方法。項目成果為泥水盾構泥漿加纖技術和複合地層開挖面穩定控制提供理論依據。
結題摘要
在透水性差異大、軟硬不均複合地層中修建大型水下盾構隧道，利用粗粒材料的架橋作用及時形成安全有效的泥膜是解決開挖面穩定控制的關鍵科學問題。圍繞加砂泥漿侵入地層成膜特徵的研究，從加砂泥漿粗粒材料的選取、泥漿侵入對砂性地層強度的影響、地層孔隙特徵對成膜特徵的影響、恆壓載入的影響及加砂泥膜閉氣性能幾個方面開展研究。主要成果如下： （1）為合理選取泥漿加砂材料，通過自製試驗儀器開展泥漿懸浮砂粒能力分層測定，分析了沉降時間和砂粒粒徑對砂粒在泥漿中沉降的影響規律，給出了泥漿懸浮砂粒能力的判別方法。 （2）對以輕質砂作為粗粒材料的泥漿性質進行性質測定，確定輕質砂及化學添加劑對泥漿性質的影響規律。 （3）在孔隙特徵有良好連續性的不同砂性地層中開展泥漿侵入地層成膜試驗研究，基於成膜特徵指標與地層孔隙特徵量化關係的構建，分析了地層孔隙特徵對泥膜形成時間、不同階段濾失量等泥膜特徵的影響。根據孔隙體積大小對泥膜狀態進行量化劃分，確定臨界孔隙體積。 （4）開展了恆壓和恆速兩種載入條件下加砂泥漿侵入砂性地層模型試驗，通過濾失量曲線變化規律確定不同的泥膜狀態，通過泥漿壓力測定確定泥漿侵入地層的成膜歷史。 （5）採用自製的泥膜閉氣性試驗裝置，對添加有不同含量粗粒的泥漿進行泥漿滲透成膜閉氣性試驗，確定泥漿中粗粒材料添加量對泥膜閉氣時間的影響規律，揭示了粗粒材料添加改變泥膜結構從而影響泥膜閉氣時間的作用機理。
