《高水壓高滲透性地層泥水盾構開艙開挖面穩定機理研究》是依託河海大學，由鐘小春擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高水壓高滲透性地層泥水盾構開艙開挖面穩定機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鐘小春
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
未來10年，我國將大量修建越江海大型泥水盾構隧道，長距離施工、穿越高滲透性卵礫石、風化岩等複合地層、大埋深、大斷面是其顯著特點。目前，盾構刀具刀盤很難適應複雜地層中長距離掘進，在江底被迫停機帶壓開艙檢查維護將成為了一種趨勢。高水壓高滲透地層如何形成緻密、閉氣能力強的泥膜，不僅能傳遞泥漿壓力，也能傳遞氣體支護壓力是盾構開艙成敗的關鍵。通過高水壓高滲透地層條件下泥漿滲漏或劈裂試驗、泥漿成膜-閉氣-穿透試驗和泥膜微細觀結構試驗，明確高滲透地層形成性質穩定、閉氣能力強的泥膜對泥漿性質、顆粒級配要求，明確泥膜閉氣-穿透模式及機理。結合盾構開艙氣壓和泥漿支護壓力的特點，通過土-水-泥-氣介質相互作用模型，建立盾構開艙開挖面穩定分析模型，明確開艙時開挖面失穩破壞模式及極限支護氣壓的確定方法。最終建立高水壓高滲透性地層中泥水盾構帶壓開艙具有自主智慧財產權成套核心關鍵技術。
結題摘要
隨著我國捷運建設、越江海隧道建設在全國主要城市逐漸推開，不得不面臨長距離、高水壓高滲透地層掘進環境，由於砂礫地層、卵石地層的石英含量較高，刀具和刀盤磨損嚴重，不得不在江底進行開艙修復刀具刀盤，如何在開挖面上形成緻密穩定的泥膜是盾構開艙閉氣保持開挖面穩定的成功關鍵。本項目針對礫砂地層、卵石地層開發了泥漿劈裂實驗單元裝置，並開展泥漿劈裂實驗得到泥漿逸泥的兩種模式-地層塑性劈裂破壞模式和地層滲透破壞模式及其發生條件；同時開展了高滲透地層中泥漿成膜-閉氣實驗，研究了泥膜的閉氣值及閉氣時間，認為泥膜的閉氣值與泥膜中孔隙形態及毛細水吸力有關，泥膜的閉氣時間與泥膜的形態有著密切關係，採取先採用較稀的純膨潤土泥漿滲透到地層10-100cm時泥漿堵塞地層孔隙，然後換成密度更高、粒徑更大的泥漿（如純膨潤土+廢棄泥漿的混合泥漿）再形成泥皮，最後形成的“滲透帶+泥皮型泥膜”的閉氣時間能夠提高到60h以上，極大地提高了盾構開艙維修作業效率。項目還對泥膜的滲氣係數進行測量，並計算了盾構開挖面維持壓力所需要補充的氣體量，確保盾構開艙時開挖面的安全穩定性。最後將本項目的研究成果套用於南京緯三路過江通道大斷面泥水盾構開艙作業、深圳捷運盾構上軟下硬地層中盾構開艙作業和廈門捷運3號線跨海盾構海底開艙作業，取得了圓滿成功。
