[發明專利]一種粉質粘土在盾構同步注漿中環保處理方法

有效

• 申請號: 202110325695.0
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112851225B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 張箭;喬廣軒;豐土根;戚瑞宇;張坤勇
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 南京燦爛知識產權代理有限公司 32356
• 代理人: 趙麗

1.一種粉質粘土在盾構同步注漿中環保處理方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟S1：收集渣土，所述渣土為粉質粘土渣土；對土壓盾構所得渣土勘察取樣；

步驟S2：評價污染，確定重金屬、無機鹽污染狀況和污染程度；

步驟S3：實驗室制備漿液，將粉質粘土渣土作為漿液基本材料，加入至同步注漿漿液中，用以替換同步注漿中的膨潤土組分，開展均勻實驗，測量不同配比的漿液和結石體性能，測定污染程度，挖掘不同配比條件對漿液和結石體性能及污染狀況的影響；

步驟S4：模擬漿液擴散，研究漿液擴散程度和對周邊土體加固作用，初步預測地表沉降，將預測的地表沉降和對應的施工參數作為構建神經網絡的訓練樣本；

步驟S5：利用神經網絡建立漿液固化后地層變形預測模型，預測不同配比粉質粘土渣土漿液同步注漿效果下的地表沉降；

步驟S6：對步驟S3中得到的漿液及結石體性能、污染程度和步驟S5中得到的地表沉降進行回歸分析，建立多目標規劃模型，確定同步注漿漿液基體材料和外加劑最優配比；

所述步驟S2中的重金屬或無機鹽污染評價方法包括有若干種單因子指數法和若干種綜合評價法，所有重金屬或無機鹽污染評價方法分別記錄為，將所有重金屬或無機鹽污染評價方法得出的各個采樣點評價等級分別進行平均，得出研究區域評價等級平均值，求出各綜合評價法與除自身以外的其他方法的平均差值，按照評價等級接近的原則，選出較優的土壤重金屬和無機鹽污染評價方法；

其中與平均差值為：

········（1）

其中與平均差值為：

········（2）

式（1）、（2）中的n為正整數；

將進行比較，若最小，則對應的重金屬和無機鹽污染評價方法最優；

所述步驟S6中的回歸分析使用Spss軟件，利用回歸分析，擬合漿液的流動度、稠度、泌水率、初凝時間以及結石體的體積收縮率、7天及28天單軸抗壓強度，同時擬合在不同水灰比、粉灰比、膠砂比、粘水比條件下的地表沉降和污染指標變化公式，所述步驟S6中利用Matlab軟件建立基于漿液和結石體性能，地表沉降和污染指標的多目標規劃模型，以漿液和結石體性能、污染指標、地表沉降為限制條件，依據回歸分析所擬合公式進行配比尋優，找到最優配比；

所述最優配比包括最佳性能配比和最低成本配比，最佳性能配比即滿足基本條件下追求最大結石體28天強度；最低成本配比即滿足基本條件下追求材料用量最省、成本最低；所述的基本條件包括：漿液的流動度大于240mm，稠度9～15cm，泌水率為5%，初凝時間420～900分鐘，體積收縮率小于8%，7天單軸抗壓強度大于0.5MPa，28天單軸抗壓強度大于2.0Mpa；地表沉降小于施工預警值；污染指標潛在生態危害指數RI滿足國家污染土處理標準。

2.根據權利要求1所述的一種粉質粘土在盾構同步注漿中環保處理方法，其特征在于：所述步驟S3中實驗室制備漿液包括基體材料和溶劑；所述基體材料包括水泥、粉煤灰、河砂和粉質粘土，所述溶劑為水，所述步驟S3中的配比包括水灰比、粉灰比、膠砂比和粘水比。

3.根據權利要求1所述的一種粉質粘土在盾構同步注漿中環保處理方法，其特征在于：所述步驟S3中測定的漿液和結石體性能包括漿液的流動度、稠度、泌水率、初凝時間和結石體的體積收縮率、7天及28天單軸抗壓強度，以步驟S4中初步預測地表沉降得到的初步地表沉降預測值為訓練樣本，利用神經網絡建立漿液固化后變形預測模型。

4.根據權利要求1所述的一種粉質粘土在盾構同步注漿中環保處理方法，其特征在于：所述步驟S1中收集渣土時，渣土與土壓盾構的接觸面的法向剛度和切向剛度的計算公式如下：

·········（3）

式中：和分別為接觸面的法向剛度和切向剛度；為接觸雙方較弱一方的模量；為接觸上方較弱一方的剪切模量；為接觸面法向方向上連接區域上最小尺寸。

5.根據權利要求1所述的一種粉質粘土在盾構同步注漿中環保處理方法，其特征在于：所述步驟S4中利用COMSOL Multiphysics有限元軟件模擬漿液擴散。