【摘 要】
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在城镇化建设高质量发展的时代背景下,顶管法作为最有效的非开挖技术,在城市地下空间的开发与利用中得到了越来越多的推广。为保证顶管的顺利顶进,工程中常采用管片同步注浆法,即在顶管顶进的同时由管片预制注浆孔向土层注浆。但浆液的压注会引发浆液在土层中的渗透扩散并影响到减阻效果与周围环境,因此有必要对顶管用注浆系统尤其是浆液的渗透扩散距离做深入研究。目前有关于浆液渗透扩散距离的研究多集中在隧道盾尾同步注浆,
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在城镇化建设高质量发展的时代背景下,顶管法作为最有效的非开挖技术,在城市地下空间的开发与利用中得到了越来越多的推广。为保证顶管的顺利顶进,工程中常采用管片同步注浆法,即在顶管顶进的同时由管片预制注浆孔向土层注浆。但浆液的压注会引发浆液在土层中的渗透扩散并影响到减阻效果与周围环境,因此有必要对顶管用注浆系统尤其是浆液的渗透扩散距离做深入研究。目前有关于浆液渗透扩散距离的研究多集中在隧道盾尾同步注浆,但隧道盾尾同步注浆所用的注浆液多为水泥基材料,与顶管用高聚物浆液在浆液流体性质、渗透扩散距离等方面有较大区别。为此本文以顶管用PAM高聚物浆液为研究对象,基于高等流体力学、高等渗流力学和广义达西定律等理论,对PAM高聚物注浆液的浆液配比、流体性质、渗透距离等做了系统的研究与分析,具体研究结论如下:1、通过单一掺量室内试验、正交试验设计了无水砂土地层顶管用PAM高聚物注浆液的最优配比,为钠基膨润土:碳酸钠:聚丙烯酰胺:水=9%:1.3%:0.13%:89.57%,由六速旋转粘度计测定最优配合比浆液的流变参数与流体类型,确定该浆液属于有屈服值的幂律流体,经拟合后得出的流变公式为y=41.25+0.8x0.6。2、基于PAM高聚物浆液为有屈服值的幂律流体的特征,借助Dupuit.Forchheimer的表达式和广义达西定律得到不考虑浆液自重、考虑浆液自重与注浆孔位置的浆液渗透距离计算公式。设定工程参数,得出PAM高聚物浆液在不同注浆压力、土体渗透系数、孔隙率下的浆液渗透扩散规律。3、由COMSOL Multiphysics软件建立数值计算模型并进行数值计算。得到PAM浆液在无水砂土地层中的渗透距离数值解。计算结果表明,数值解与理论解得出的浆液扩散规律基本相同,并以此验证了理论解的可靠性。本文的研究结论可为无水砂土地层顶管施工注浆的设计和施工提供工程参考,具有一定的工程推广意义。图[37]表[27]参[60]
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