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土压平衡盾构掘进中泡沫改良砂土的实验研究的开题报告一、研究背景和意义随着城市地铁建设的不断推进，土压平衡盾构机作为一种高效、安全、环保的隧道掘进设备，被广泛应用于隧道建设领域。
然而，在实际的隧道掘进中，盾构机所遇到的难题不在少数，其中最突出的问题就是隧道掘进过程中土壤固结失稳引起的隧道变形和塌陷事故，严重影响着隧道掘进的安全和进度。
针对土压平衡盾构机掘进中出现的难题，改良土的研究成为当下的热点话题。
其中，泡沫改良砂土是一种常用的改良方法，它可以改善砂土的力学性质、降低砂土的液性、提高砂土的稳定性，从而有效地提高隧道掘进的效率和安全性。
因此，本研究旨在通过实验研究的方式，探究泡沫改良砂土对于土压平衡盾构掘进中土体固结失稳的影响，为隧道建设的安全和高效掘进提供重要的参考和指导。
二、研究内容和方法本研究将选用室内试验的方式进行研究，主要包括以下内容：1. 研究泡沫改良砂土对砂土液性和强度特性的影响。
2. 研究泡沫改良砂土对土压平衡盾构掘进过程中固结失稳的控制作用。
3. 探究不同泡沫改良比例和控制参数对砂土和盾构掘进效率的影响。
在实验过程中，将利用泡沫发生器、压缩试验机、三轴试验机等实验设备，通过设计不同的试验方案和实验参数，实现对泡沫改良砂土的力学性能和控制效果的测定和分析。
三、研究预期结果和意义通过本研究的实验研究，我们可以得到以下结果：1. 确定泡沫改良砂土的最佳比例，从而提高土体的稳定性和强度特性。
2. 探究泡沫改良砂土对于土压平衡盾构掘进中固结失稳的控制作用，从而提高隧道掘进的安全性。
3. 分析不同泡沫改良比例和控制参数对砂土和盾构掘进效率的影响，为隧道建设提供了重要的掘进技术和参考标准。
综上所述，本研究的开展具有很高的理论和实用意义，在改善土压平衡盾构掘进难题和提高隧道掘进效率方面具有重要的应用前景。
土压平衡式盾构机添加剂系统摘要：本文介绍了土压平衡式盾构机添加剂系统的重要作用，分析粘土、膨润土，泡沫剂，高分子材料的特点及其注入量的计算，为盾构施工提供参考。
关键字：添加剂系统，膨润土，泡沫剂，高分子材料Abstract: this paper introduces the earth pressure balance type shield construction machine to the important role of additives system, analyzes the clay, bentonite, foam agents, polymer material characteristics and the calculation of the quantity of injection, for shield construction to provide the reference.Key word: additive system, bentonite, foam agents, polymer materials正文：土压平衡式盾构机添加剂系统的作用目前我国应用的盾构机类型主要是土压平衡式盾构机，其原理是使开挖面切口环内被动土压力与开挖面刀盘外侧主动土压力保持平衡，因此要求作为支撑介质的土砂具有良好的塑流性。
但是由于一般土壤不能完全满足这些特征，需要对其进行土体改良，具体技术方法就是在刀盘前部和土仓中注入水、膨润土、粘土、泡沫剂和高分子材料等添加材料，经刀盘搅拌改善开挖土砂的塑流性，并降低渣土的透水性。
一般土压平衡式盾构机不适用于渗透系数K>10-5 m/s的土体,但是由于添加剂系统的发展正在不断扩大土压平衡式盾构机的适用范围。
（如下图所示）合理注入添加剂，能增加渣土塑流性，容易形成工作面动态土压平衡，有效控制地表沉降，改善刀盘、刀具、螺旋输送机的工作环境，改善土仓和螺旋输送机内渣土的性能，便于渣土的流动与运输，降低刀盘刀具和螺旋机的磨损，降低刀盘扭矩，降低了土仓内形成泥饼的可能性，降低土砂的透水性，使地下水更易于控制。
砂卵石地层中土压平衡盾构施工问题与对策研究作者：郭亮来源：《城市建设理论研究》2013年第21期摘要：本文依托北京地铁7号线广渠门外～广渠门内区间工程，对盾构在砂卵石地层中掘进时出现的问题做出分析，并提出针对性措施。
在工程实践中取得了良好的效果，结果对类似地层中类似工程具有一定的借鉴和参考价值。
中图分类号： TU7 文献标识码： A 文章编号：一、工程与地质概况1.1 工程概况本工程为北京地铁7号线工程广渠门内站～广渠门外站区间，本区间线路主要沿现状道路布置，呈东西走向，起点为广渠门内站，线路出站后在广渠门站后设置盾构吊出井，再沿广渠门内大街路中向东延伸，盾构区间先后下越本家润园人行天桥、京山线广渠门铁路框架桥、东护城河，旁穿领行国际地下车库、广渠门立交桥、及忠实里2栋16层楼，进入广渠门外大街，在广渠门外大街与广和里路交汇处设置广渠门外站。
左线K10+671.304～K11+705.700，长1033.057m；右线K10+670.154～K11+705.700，长1035.546m，本区间采用盾构法施工。
盾构机采用全封闭加泥式土压平衡盾构，所选择的土压平衡盾构适用于各种土层及这些土层的互层，适用范围广，采用直径6.14m 土压平衡盾构机，具有铰接装置。
面板式刀盘，开口率38%。
1.2 地质概况区间隧道覆土10～19m，隧道洞身主要穿过的地层有中粗砂层、圆砾层、砂卵石层、粉质粘土层、粉土层、细中砂层。
沿线地层条件复杂，区间隧道主要走行于渗透系数很大（约60m/d）的砂卵石地层。
区间地下水位埋深为7.00～8.60m，地下水位高程1514.90～1515.98m。
地下水主要赋存于粉土、粉质黏土及卵石土层中，属潜水类型。
该地质段的地层状况见图1。
图3 粉细砂、圆砾及卵石层地质纵断面图1 - 杂填土；2 - 粘质粉土；3 - 粉质粘土；4 - 粉细沙；5 - 中粗沙；6 - 卵石；7 - 圆砾层隧道围岩分级为Ⅵ级，土石可挖性等级为Ⅱ级，盾构掘进难度较大、施工精度不易保证。
卵石地层土压平衡盾构施工添加剂配比优化试验
姜厚停
【期刊名称】《市政技术》
【年(卷),期】2016(034)004
【摘要】土压平衡盾构在城市隧道施工中得到了广泛的应用,尤其在软土地层中取得了良好的施工效果.然而,在卵石地层的施工中却出现了许多问题,主要原因是卵石地层土体改良效果差.因此针对北京地铁10号线2期某盾构区间的卵石地层盾构施工现状,对现场常用的添加剂(泡沫和泥浆)进行了性能测量,并对卵石土样使用不同添加剂进行了土体改良试验,通过坍落度试验评价了添加剂对卵石塑流性的影响规律,优化了土压平衡盾构施工添加剂配比方案,可为类似地层盾构施工添加剂的使用提供参考.
【总页数】4页(P88-91)
【作者】姜厚停
【作者单位】北京市政建设集团有限责任公司,北京 100045
【正文语种】中文
【中图分类】U455.43
【相关文献】
1.兰州地铁富水砂卵石地层土压平衡盾构施工关键技术 [J], 程高军;周小娟
2.砂卵石地层土压平衡盾构施工渣土改良试验 [J], 张润来;宫全美;周顺华;钟毅
3.大直径土压平衡盾构在成都富水砂卵石
地层施工的关键技术 [J], 张英明;郭宏浩;李腾飞;罗良乾
4.富水砂卵石地层中大直径土压平衡盾构近距离下穿既有线施工风险管控措施 [J], 何自敬
5.富水砂卵石地层中大直径土压平衡盾构近距离下穿既有线施工风险管控措施 [J], 何自敬
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盾构所经地层的砂卵石
北京地区砂卵石地层盾构掘进
如何解决砂卵石地层盾构掘进问题
是北京盾构选型的关键问题
粒径超过200mm
切削刀工作原理图
粉质粘土及重粉质粘土
圆砾层
中粗砂
粉细砂层
粘质粉土砂质粉土粘质粉土素填土
刀盘
粉细砂层地面,45.55
41.0539.35
36.35
34.45
33.95
31.15
26.95
22.05
粉质粘土及粘质粉土盾构机所在位置地质横断面 (k9+124.52)
盾构刀盘所在位置断面图
★刀盘大部分位 于圆砾层中 可预见其磨损 将相当严重
219min
88 min
外周边刀已完全磨损
刀具磨损状况
（1）B-C 辐条间边刀（3）先行刀C1（4）先行刀B2（5）先行刀F4（6）切削刀DL1
件等因素，确定合理的可能换刀位置。
土压平衡盾构砂卵石地层施工技术作者：唐兴华来源：《装饰装修天地》2017年第24期摘要：近年来，砂卵石地层盾构施工问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
本文首先對相关内容做了概述，分析了其中的施工风险与对策，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就掘进参数控制及渣土改良问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：砂卵石地层；土压平衡盾构；施工1 前言盾构隧道不同的地质条件下盾构机和刀具选型与施工方式都有很大区别，土压平衡盾构机通常应用在地质条件为砂土砾砂岩石粘土等地层以及由上述几种不同的软硬土质构成的不均匀的软硬地层；泥水平衡盾构机主要适应的土质为砂土砾砂石粘土等地层，尤其是适合含水量大且水压高的地层。
盾构机选型也和土层的渗透系数相关。
如果土层的渗透系数较大那么可以考虑泥水盾构机，而土层的渗水系数如果较小可以考虑采用土压平衡盾构机，如果渗水系数处于中间值那么两种盾构机都可以采用。
作为一项实际要求较高的施工工作，采用土压平衡盾构在砂卵石地层施工的特殊性不言而喻。
该项课题的研究将会更好地提升对土压平衡盾构砂卵石地层施工的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项施工工作的最终整体效果。
2 工程概况某地铁盾构区间隧道围岩分类为Ⅰ～Ⅴ级，隧道上部第四系底层厚6～27米，区间岩性分布较复杂，岩层厚度变化大，上方覆盖层不稳定。
从上到下地层主要为：填土、粉质粘土、粗砂、砾砂、卵石层、强中风化泥岩层。
采用土压平衡盾构机进行区间隧道掘进施工，盾构施工隧道范围内主要为砂卵石、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩，遇水崩解。
3 施工风险分析与对策3.1 掘进中地表沉降塌陷风险及控制措施⑴风险分析。
①隧道顶部覆土自稳能力差，盾构掘进时平衡土压力过小，可能引起地面塌陷。
②受砂卵石土层和较大渗透率的影响，土仓内不易形成不透水流塑性状态的碴土而不能建立土压平衡机理，同时容易产生涌水、涌砂，造成细颗粒物质大量流失引而造成地表塌陷。
北京工业大学研究生开题报告√学位级别：□博士□硕士□工程硕士学号：S200904143研究生姓名：马超指导教师姓名：龚秋明副教授专业名称：岩土工程所在学院：建筑工程学院开题报告时间：2011年01月14日北京工业大学研究生部制表一、基本情况报 告 正 文（一）选题依据与研究内容1、选题依据1.1课题来源国家自然科学基金（90715032，50938006，50908005）1.2 研究意义土压平衡盾构是土层适应性较强的盾构类型，可以在广泛的土层中使用，用于世界各地的隧道工程中，尤其在软土地层施工中优势明显，在掘进时一般不需要辅助技术措施，但因土压平衡盾构刀具和土体改良技术的局限性，其传统的使用界限可以用土体的颗粒级配表示[12]，如图1-4所示。
图1-4 土压平衡式盾构施工传统适用地层Fig 1-4 General conditioning for EPB tunnelling 按土质的其他参数综合考虑，土压平衡盾构的适用范围如图1-5所示，可以得到渗透系数在10-7~10-12细砂、粘土，粉砂层适用土压平衡盾构机。
小于某粒径百分数/％土体粒径/mm图1-5土压平衡盾构施工适用地层参数[13]Fig 1-5 Soil mechanical for EPB Tunnelling然而通过对不良土层进行土体改良，土压平衡盾构可以在砂砾、砂、粉砂，粘土等密实程度低、软、硬相间的地层以及砾层、砂层等地层中使用[25]，如在塑流性不能满足土压平衡盾构施工的地层中，需注入大量泥浆和泡沫添加剂来改善土体的塑流性和渗透性，这样可以大大增加了土压平衡盾构的适用范围，经土体改良土压平衡盾构增加的土层范围如图1-6所示[14]：图1-6 土压平衡式盾构施工突破传统的适用地层界限[14]Fig1-6 The approximate range of soil conditioning for EPB machines小于某粒径百分数/％土体粒径/mm随着对土压平衡盾构工法研究的不断深入，以及各种添加剂料应用于土体改良中，土压平衡式盾构工法适用的土层范围不断扩大，1.3 国内外研究现状。
