海水侵入条件下泥水盾构泥浆及泥膜性质变化试验研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2018.07.014

隧道建设（中英文） ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (7): 1182-1188.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2018.07.014

海水侵入条件下泥水盾构泥浆及泥膜性质变化试验研究

杜佳芮^{1, 2}，闵凡路^{1, 2}，姚占虎³，刘来仓^{1, 2}，徐静波^{1, 2}

(1. 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京 210098； 2. 河海大学土木与交通学院，江苏南京 210098； 3. 中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

收稿日期:2017-09-28 修回日期:2018-03-19 出版日期:2018-07-20 发布日期:2018-07-28
作者简介:杜佳芮（1995—），女，黑龙江哈尔滨人，河海大学岩土工程专业在读硕士，研究方向为岩土工程、盾构隧道。 Email： du_jiarui@189.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目（51778213）；中央高校基本科研业务费专项资金资助(2016B01214)

Experimental Study of Property Change of Slurry and Filter Cake of Slurry Shield under Seawater Intrusion

DU Jiarui^{1, 2}, MIN Fanlu^{1, 2}, YAO Zhanhu³, LIU Laicang^{1, 2}, XU Jingbo^{1, 2}

(1. Key Laboratory of Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Ministry of Education,Nanjing 210098, Jiangsu, China; 2. College of Civil and Transportation Engineering, Hohai University,Nanjing 210098, Jiangsu, China; 3. CCCC First Highway Engineering Company Ltd., Beijing 100024, China)

Received:2017-09-28 Revised:2018-03-19 Online:2018-07-20 Published:2018-07-28

摘要/Abstract

摘要：

为探究采用泥水盾构进行海底隧道建设时，海水易从开挖面进入泥水舱并与泥浆混合，导致泥浆泌水率等参数发生变化，进而影响泥膜的性质和开挖面的稳定性问题，配制不同海水添加量的泥浆，测试泥浆的泌水率、黏度和ζ电位等参数变化，并对泥膜的孔隙比、渗透系数等参数进行测试。试验表明： 1）海水的侵入明显增大了泥浆的泌水率，降低了泥浆的黏度和ζ电位。 2）随着海水添加量的增加，泥膜的孔隙比降低，渗透系数由10-9 cm/s增大到10-7 cm/s。 3）导致泥浆泌水率及泥膜渗透系数变化的根本原因是随着海水的添加，泥浆的ζ电位逐渐降低，泥浆颗粒间斥力减弱，宏观上表现为快速沉淀、析水；同时，由于泥浆颗粒吸引的阳离子增多，结合水膜变薄，形成泥膜的有效孔隙变大，宏观上表现为渗透系数增大。

关键词: 泥水盾构, 海水, 泥浆泌水率, 泥浆黏度, ζ电位, 泥膜渗透系数

Abstract:

When submarine tunnels are constructed by slurry shield, the seawater can enter the pressure chamber easily from the excavation surface and mix with the slurry, which would lead to change of the bleeding rate of the slurry, and further affects the properties of the filter cake and the stability of the excavation face. The slurries with different seawater additions are prepared; the bleeding rate, viscosity and zeta potential of the slurry are tested; and the void ratio and permeability coefficient of the filter cake are measured. The results show that: (1) The intrusion of seawater obviously causes the increasing of the bleeding rate and the reduction of the viscosity and zeta potential of the slurry. (2) With the increase of the amount of seawater, the void ratio of the filter cake reduces; and the permeability coefficient increases from 10-9 to 10-7 cm/s. (3) The change of slurry bleeding rate and filter cake permeability coefficient results from addition of seawater causes gradual decrease of zeta potential of the slurry and the repulsive force between the particles; macroscopically, it shows rapid precipitation and bleeding. Meanwhile, due to the increase of cations that slurry particles attract, the hydrated film becomes thinner and the effective porosity of the filter cake increases; macroscopically, the permeability coefficient increases.

Key words: slurry shield, seawater, bleeding rate of slurry, viscosity of slurry, zeta potential, permeability coefficient of filter cake

中图分类号:

U 45

杜佳芮，闵凡路，姚占虎，刘来仓，徐静波. 海水侵入条件下泥水盾构泥浆及泥膜性质变化试验研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(7): 1182-1188.

DU Jiarui, MIN Fanlu, YAO Zhanhu, LIU Laicang, XU Jingbo. Experimental Study of Property Change of Slurry and Filter Cake of Slurry Shield under Seawater Intrusion[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(7): 1182-1188.

[1]	张育杰, 王媛, 王志奎, 冯迪, 刘四进, 徐树军. 粗粒材料粒径及含量对高渗透性地层泥浆成膜效果的影响[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1004-1010.
[2]	王发民, 孙振川, 张良辉, 李凤远, 张兵, 王国安. 汕头海湾隧道超大直径泥水盾构针对性设计及不良地质施工技术[J]. 隧道建设, 2020, 40(5): 735-746.
[3]	房中玉. 大直径泥水盾构常压刀盘温度在线监测系统设计与应用———以杭州望江路过江隧道工程为例[J]. 隧道建设, 2020, 40(4): 586-590.
[4]	何源, 杨钊, 杨擎, 钟涵, 吴诗琦. 孟加拉卡纳普里河水下隧道大直径泥水盾构钢套筒始发关键技术研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 426-434.
[5]	孙金鑫, 钟小春, 付伟, 罗近海, 邓有春, 汪浩. 跨海隧道泥水盾构泥浆劣化试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(2): 231-237.
[6]	陈晓坚. 软硬不均地层盾构隧道纵向差异沉降相似模型试验研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 57-64.
[7]	王焰. 城际铁路大直径泥水盾构施工风险及对策——以佛莞城际铁路狮子洋隧道工程为例[J]. 隧道建设, 2019, 39(6): 983-988.
[8]	黄志高，陈鹏，何源福，刘纲，朱晓天. φ12 m级泥水盾构刀盘的载荷转矩计算及力学性能分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(6): 1021-1029.
[9]	王超，朱伟，闵凡路，钱勇进. 压气条件下泥膜进气值测量试验研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(4): 626-632.
[10]	吕乾乾，孙振川，杨振兴，陈瑞祥，张兵. 海水环境下盾构泥浆性能试验研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(2): 211-218.
[11]	王　凯, 孙振川, 牛紫龙, 王国安, 李凤远, 张　兵. 超大直径泥水盾构软土地层推力、转矩分析与计算 [J]. 隧道建设, 2019, 39(12): 2074-.
[12]	陈健. 复合地层大直径泥水盾构滚齿刀常压更换技术研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(S1): 175-181.
[13]	冯晓燕，张文新，邹翀. 孤石与基岩爆破处理对泥水盾构掘进参数的影响分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(9): 1546-1553.
[14]	陈鹏，吴坚，张晓平，谢维强，孙茂舟，涂新斌. 长距离大直径泥水盾构隧道洞内无轨运输优化模型研究——以苏通GIL综合管廊工程为例[J]. 隧道建设, 2018, 38(6): 1022-1028.
[15]	李新月. 复合地层泥水盾构环流关键参数选择探析[J]. 隧道建设, 2018, 38(5): 771-775.

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Experimental Study of Property Change of Slurry and Filter Cake of Slurry Shield under Seawater Intrusion

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