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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (3): 620-630.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.03.015
刘环1, 赵文1, *, 李佳龙1, 柏谦1, 王鑫2, 杨清海1
LIU Huan1, ZHAO Wen1, *, LI Jialong1, BAI Qian1, WANG Xin2, YANG Qinghai1
摘要: 为解决全风化花岗岩地层盾构施工过程中刀盘结泥饼、螺旋输送机堵塞等关键技术难题,依托沈阳地铁1号线东延线工程研究泡沫改良土的压缩和剪切特性。首先,基于中心复合旋转设计开展坍落度试验,明确含水率、泡沫剂体积分数与泡沫注入比对改良土流塑性的影响规律; 随后,基于自主研发的带压旋转剪切仪,通过设计Box-Behnken响应面试验,研究不同含水率、泡沫注入比及竖向压力对改良土的孔隙比、压缩系数与切向黏附强度的影响规律; 最后,建立回归模型进行方差分析与多目标优化,并通过现场试验进行验证。试验结果表明: 1)泡沫的加入显著增大了改良土的孔隙比,当含水率为18%、泡沫注入比超过40%时,改良土有很强的压缩性且各阶段压缩系数均大于0.5 MPa-1; 2)含水率的增加有利于泡沫发挥改良作用,在含水率为18%、泡沫注入比为50%条件下,切向黏附强度可降至5 kPa以下; 3)当压力超过200 kPa时,泡沫改良效果逐渐衰减,可通过提高含水率至19.1%和泡沫注入比至51.6%进行改善; 4)现场试验表明,优化后的改良方案可使刀盘转矩降低22.7%、推进力下降25.8%,有效降低了改良土的剪切强度,解决了排土不畅的问题。