[發明專利]一種基于現場渣土狀態的土壓平衡盾構渣土改良參數修正方法

有效

• 申請號: 201811456321.7
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109344556B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 王樹英;劉正日;胡欽鑫;王海波;黃碩;劉朋飛;鐘嘉政
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

1.一種基于現場渣土狀態的土壓平衡盾構渣土改良參數修正方法，其特征在于：以盾構機排出的渣土和現場使用的改良劑為渣土改良試驗材料，進行現場坍落度試驗，根據坍落度試驗及渣土表觀狀態評價其流塑性狀態；若渣土為過改良狀態，則依據針對不同的渣土類型，采用調整盾構機注水量及泡沫注入量參數值的方式進行改良；若渣土為欠改良狀態，取得渣土并添加一定量的泡沫及水進行二次改良，直至渣土狀態符合要求，根據盾構機的初始掘進參數及二次改良時水及泡沫的添加量，計算得到修正后的渣土改良參數值；

渣土改良參數修正的具體過程為：從皮帶輸送機上取得渣土進行現場坍落度試驗，根據試驗結果判斷渣土流動性是否滿足要求，在流動性判斷的基礎上，結合渣土的表觀狀態評價其塑性狀態，確定渣土坍落度值合理范圍[T_min，T_max]，然后針對渣土不同的流塑性狀態，采用相應的改良措施：

工況一：當渣土坍落度值在[T_min，T_max]之間，渣土流動性合適，但是需要根據渣土塑性、析水、析泡沫情況進行分類處理，渣土改良思路如下：

若渣土呈理想塑性，渣土不松散，無析水、析泡沫情況，無需修正渣土改良參數；

若渣土出現析水現象，改良參數修正策略如下：對于粘性渣土，降低注水量；對于砂性渣土，在降低注水量的同時，增加泡沫注入量；

若渣土出現析泡沫的現象，改良參數修正策略如下：對于粘性渣土，降低泡沫注入量；對于砂性渣土，在降低泡沫注入量的同時，減少注水量；

采用上述渣土改良修正策略后，取皮帶輸送機出口渣土進行坍落度試驗，判斷其流塑性狀態，如仍不滿足要求，則根據以上修正策略繼續進行改良，直至渣土流塑性狀態滿足要求為止；

工況二：當渣土坍落度值大于T_max時，表明渣土流動性過大，渣土改良思路如下：

若渣土呈理想塑性狀態，無析水、析泡沫現象，改良參數修正策略如下：對于粘性渣土，同時降低泡沫注入量與注水量；對于砂性渣土，降低注水量及適當減少泡沫注入量；

若渣土出現析水現象，改良參數修正策略如下：對于粘性渣土，降低注水量及泡沫注入量；對于砂性渣土，降低注水量；

若渣土出現析泡沫現象，改良參數修正策略如下：對于粘性渣土，降低泡沫注入量；對于砂性渣土，降低泡沫注入量及適當減少注水量；

采用上述渣土改良修正策略后，取現場皮帶輸送機出口渣土進行坍落度試驗，判斷其流塑性狀態，如仍不滿足要求，則根據以上修正策略繼續進行改良，直至渣土流塑性狀態滿足要求為止；

工況三：當渣土坍落度值小于T_min時，表明渣土流動性不足，通過增加注水量和/或泡沫注入量對渣土進行改良，直至渣土流塑性滿足要求為止；通過改良試驗的注水量、泡沫注入比、掘進速度來反算得到優化后的渣土改良參數，計算步驟如下：

步驟1：計算試驗環平均掘進速度：

式中，L為盾構管片寬度，t為掘進該環的時間；

步驟2：計算水的注入變化量：

式中，△V_水為每分鐘掘進時需要增大的注水體積，V_水為試驗時水的注入體積，A為盾構機開挖面積，K為松散系數；

步驟3：計算泡沫的注入變化量：

式中，△V_f為每分鐘掘進時需要增大的泡沫體積，V_f為試驗時泡沫的注入體積。

2.根據權利要求1所述的修正方法，其特征在于：在步驟3之后還包括參數設置的步驟：

①水的設置

若盾構土倉中有噴水口，則將水的增量分配關系為刀盤噴水占70％，土倉噴水占30％；

②泡沫的設置

若盾構土倉中有泡沫噴口，泡沫的增量分配關系為土倉倉占30％，刀盤泡沫占70％，其中中心處噴口占40％，其他噴口占30％；若盾構土倉中沒有泡沫噴口，則泡沫增量的分配為刀盤中心噴口占50％，其他噴口占50％。