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

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2020.07.009

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隧道建设（中英文） ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (7): 1004-1010.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2020.07.009

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

张育杰^{1， 2}，王媛^{1， 2， *}，王志奎^{1， 2}，冯迪^{1， 2}，刘四进³，徐树军³

（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. 中铁十四局集团大盾构工程有限公司，江苏南京 211800）

出版日期:2020-07-20 发布日期:2020-07-29
作者简介:张育杰（1996—），男，湖北宜昌人，河海大学岩土工程专业在读硕士，研究方向为隧道与地下工程。Email： zyj15195852379@163.com。*通信作者：王媛， Email： wangyuan@hhu.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金(41772340)

Influence of Particle Size and Content of Coarseparticle Materials on Filmforming Effect of Slurry in High Permeability Formation

ZHANG Yujie^{1, 2}, WANG Yuan^{1, 2, *}, WANG Zhikui^{1, 2}, FENG Di^{1, 2}, LIU Sijin³, XU Shujun³

(1. Key Laboratory of Geomechanics and Embankment Engineering, Ministry of Education, Hohai University, Nanjing 210098, Jiangsu, China; 2. College of Civil and Transportation Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, Jiangsu, China; 3. China Railway 14th Bureau Group Large Shield Engineering Co., Ltd., Nanjing 211800, Jiangsu, China)

Online:2020-07-20 Published:2020-07-29

摘要/Abstract

摘要： 泥水盾构工程遇到高渗透性地层时，会发生泥浆大量流失的情况，从而使泥膜形成困难，进而导致开挖面失稳，而粗粒材料的添加可有效改善泥膜难以形成的情况。为探究粗粒材料的添加对泥膜形成的影响，选用密度小的蛭石作为粗粒材料，通过改变其粒径和含量（体积分数），在自制的泥浆渗透试验设备中开展泥浆渗透成膜试验。以滤失量和成膜时间作为评价指标，分析粒径与含量对成膜效果的影响，并提出合理的粗粒材料粒径范围。结果表明： 1）地层平均孔径D0〖TX-〗对粗粒材料的添加具有参考意义，控制粗粒材料粒径在D0〖TX-〗/2～2D0〖TX-〗时有助于泥膜的形成，随着粗粒材料粒径的增大，成膜效果出现先增大后减小的现象； 2）当粗粒材料含量在20%～40%时，含量越大，成膜效果越好，但随着含量继续增大，这种效应会减弱； 3）当粗粒材料含量在20%～60%时，粗粒材料粒径的影响程度要大于含量，粒径的增大会削弱含量带来的增益效果； 4）实际工程中建议主要考虑粗粒材料粒径的选择。

关键词: 泥水盾构, 高渗透性地层, 模型试验, 粗粒材料粒径, 粗粒材料含量, 成膜效果

Abstract: When slurry shield boring in high permeability stratum, a large amount of slurry will be lost, which would cause difficult formation of filter cake and even instability of excavation face. The addition of coarseparticle materials can effectively improve the forming effect of filter cake. In order to explore the influence of the addition of coarseparticle materials on the formation of filter cake, the vermiculite with small density is selected as coarseparticle material to carry out slurry permeation and membrane formation test in selfmade slurry permeation experiment equipment by changing its particle size and content. The filtrate loss and filtercake forming time are taken as evaluation indices to analyze the influence of particle size and content on film forming effect, and a rational particle size range of coarseparticle materials is proposed. The experimental results show that: (1) The average formation pore diameter D0〖TX-〗 has reference significance for the addition of coarseparticle materials; the coarseparticle materials with particle size of D0〖TX-〗/2~2D0〖TX-〗 is conducive to the formation of filtercake, and with the increase of the particle size of coarseparticle materials, the filmforming effect increases first and then decreases. (2) When the content of coarseparticle materials is between 20% and 40%, the larger the content of coarseparticle material, the better the film forming effect, but as the content continues to increase (larger than 40%), the effect weakens. (3) When the content of coarseparticle materials is between 20% and 60%, the influence of the particle size of coarseparticle materials is greater than that of the content, and the increase of particle size will weaken the gain effect brought by the content. (4) It is suggested that the selection of the particle size of coarseparticle materials should be mainly considered in practical engineering.

Key words: slurry shield, high permeability formation, model experiment, particle size of coarse material, coarse material content, filtercake forming effect

中图分类号:

U 45

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.

ZHANG Yujie, WANG Yuan, WANG Zhikui, FENG Di, LIU Sijin, XU Shujun. Influence of Particle Size and Content of Coarseparticle Materials on Filmforming Effect of Slurry in High Permeability Formation[J]. Tunnel Construction, 2020, 40(7): 1004-1010.

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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

Influence of Particle Size and Content of Coarseparticle Materials on Filmforming Effect of Slurry in High Permeability Formation

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