2022年盾构与岩土技术个人总结

        虎年将过，兔年即将来临，现就一年来个人盾构与岩土的技术认知与大家分享，仅供参考。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

        一、盾构技术

        1、土压平衡盾构四维动态平衡微变形平衡技术的研究

       盾构开挖直径大于盾体直径，通过中盾注泥填充此空隙，实现了盾体上方的平衡；随着管片脱离盾尾，管片外表面与盾构开挖面之间存在空隙，通过同步注增稠塑性双液浆填充，同时塑性双液浆无浮力的特性解决了盾构管片容易上浮造成管片错台、破损和渗漏水的难题；管片后多序补浆实现了对同步浆液未凝固前水流失或凝固过程中体积收缩的补充。

        2、动态下开挖面平衡的技术研究

        盾构开挖面的平衡实际上是开挖面前原状土与开挖面后改良渣土的平衡（当然刀盘面板的支撑会有一定作用，这里不进行研究）。盾构开挖面实际上由三部分组成，1区是开挖成型面（盾构刀盘顶部有一部分开口，大概有20cm长），2区是周边圆弧形刀盘开挖的圆弧面，3区是前方的圆面，以前所说的土仓压力与前方水土压力相平衡适用于3区，也就是土仓压力与开挖面原状土侧压力相平衡，但不适用于1区和2区。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

        通过笔者的论文《盾构平衡压力理论计算与应用技术》可计算出开挖面每个点的无变形平衡压力，开挖面时钟3、9点位以下向上作用力是按照自重应力的反作用力来计算的，但在盾构动态掘进过程中1区和2区3、9点位以下自重应力释放后他的平衡是另一个平衡，向上作用力的产生变成了周围侧压力对其向上的作用力。因此，动态作用下1区和2区3、9点位以下的平衡力将降低，也能达到平衡，并不会对盾构拱顶原状土地层造成影响。

     盾构动态掘进过程中 1区和2区的开挖面原状土应力如下图。

1区全截面应力分布图（应力上大下小）       

2区上半部分应力分布图（上大下小）

2区下半部分应力分布图（上大下小）            

       因此，盾构开挖面最危险的位置是开挖面拱顶，拱顶的无变形平衡压力应处于自重应力与静止侧向水土压力之间。

        3、土压平衡盾构通用型渣土改良的技术研究‍‍‍‍‍‍‍

        土压平衡盾构渣土改良的目的是盾构施工过程中不能喷涌与不能结泥饼，盾构施工才能顺利进行。盾构掘进喷涌的实质是在压力作用下渣土中的自由水多了，导致渣土内摩擦角极小，渣土变成流体，渣土传递过程中压力递减小，螺旋输送机出渣口处渣土压力还很大；盾构掘进结泥饼是渣土中的弱结合水少了，渣土不是塑性状态而成为固体。盾构施工过程中喷涌与结泥饼具有一定的矛盾，容易喷涌的渣土肯定不会结泥饼，容易结泥饼的渣土肯定不会喷涌。好在膨润土和聚合物能够一定程度上解决此矛盾，无论是膨润土还是聚合物能够将渣土中的自由水转化为弱结合水，只是在压力作用下聚合物的转化效果明显优于膨润土，所以从成本上考虑笔者建议渣土改良选用泡沫+低浓度聚合物水溶液。理论上，改良渣土同种坍落度条件下聚合物浓度越高，改良的渣土越不容易喷涌与结泥饼。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

        因此，笔者提出土压平衡盾构施工理想渣土是适当的内摩擦角、低渗透率、高保水率和高抗水分散性的塑性状态。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

        盾构施工对聚合与分散的认知：盾构施工许多人认为加聚合物可降低喷涌但容易结泥饼。这主要是不太清楚聚合与分散的概念。许多分散剂实际上也是聚合物的一种。结泥饼是由于土颗粒之间距离较近，存在吸引力，导致结合在一起成为固体。由于聚合物的加入，土颗粒之间有大量的水分子存在，土颗粒之间距离较远，引力非常低，水分子将土颗粒分开，不会结合在一起成为固体。因此，加了聚合物不是提高了结泥饼的几率而是降低了结泥饼的几率。‍‍‍‍‍‍‍

        二、岩土技术

        1、岩土截面自由水面积计算的转变

        推导水平截面自由水通道面积是从如下左图向右图转变的过程，实际上每个水平截面都是应该有自由水通道面积的，那么土骨架和自由水分开简化示意图应如下右图所示，自由水体积是水平截面自由水面积的叠加。自由水通道面积占总面积的比值为给水度值。

        2、有效应力计算新公式

        （1）地下建筑浮力计算新公式

        （2）岩土渗流量的计算新公式

        （3）渗透力的计算新公式‍

        渗透力可以理解为饱和土中由于一特定方向自由水流动产生的比静水条件下土颗粒增加的作用力。

         总结了自己盾构与岩土技术2022年的认知。在新冠基本放开、春节即将到来之际，还是祝关心我的人和我关心的人春节快乐、万事如意、身体健康、合家欢乐！！！