泥水盾构泥膜质量评价方法技术

本发明专利技术公开了一种泥水盾构泥膜质量评价方法，采用了一种假想的理想泥膜的概念，分别测试某一地层在理想泥膜和实际泥膜下的渗水量q

【技术实现步骤摘要】
泥水盾构泥膜质量评价方法
本专利技术涉及泥水盾构
更具体地说，本专利技术涉及一种泥水盾构泥膜质量评价方法。
技术介绍
泥水盾构开挖面稳定性由下列三个因素综合作用而维持：1)泥浆压力平衡土压力和水压力；2)在开挖面上形成不透水的泥膜，让泥浆压力有效地发挥作用；3)泥浆从开挖面渗透到一定范围的地层中，使开挖面地层增加粘聚力，其中开挖面上不透水泥膜的形成是核心因素。在开挖面泥膜性质评价方面，目前主要有以下几种方式；1)采用泥膜所能承受的极限支护压力来评价泥膜的好坏；2)以泥浆渗透过程中的滤水量来评价泥膜的质量等，滤水量越小，泥膜越容易形成且质量越好；3)分别把泥膜形成过程中泥浆压力转化为有效应力比例和大小作为泥膜质量评价指标；4)以泥膜本身性质指标来评价泥膜。其中用地层模拟装置模拟泥浆渗透过程中的滤水量大小来评价泥膜质量的方法最常用，该方法简单直观，且符合实际工程条件，实际操作时采用比较法，即通过几组泥浆的对比，选出滤水量较小的一组，认为该泥膜质量较好，从而筛选出泥浆配合比，这种方法没有一个很具体的评判标准，即没有一个定量的指标，且不同的地层测得的滤水量不一样，评价标准又不一样，不能精确的判断泥浆参数与地层的适应性，实际工程应用指导性偏差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种泥水盾构泥膜质量评价方法，提出具体的参数来评价不同泥浆在不同地层中形成泥膜的质量，具有很好的工程指导意义。为了实现这些目的和其它优点，本专利技术提供了一种泥水盾构泥膜质量评价方法，包括以下步骤：步骤一、模拟泥浆在地层中的入渗过程进行渗透成膜试验，获得泥浆在地层中的滤水量qi；步骤二、在泥浆与地层之间加入一层理想泥皮将泥浆与地层完全隔开，采用与步骤一相同的方法再进行一次渗透成膜试验，获得理想滤水量q0，其中，理想泥皮为软质材料且与地层材料紧贴，当泥浆压力不超过0.6MPa时，理想泥皮的透水率均为0；步骤三、用q0/qi表征泥膜的质量，q0/qi的值介于0～1之间，q0/qi的值越接近于1表示泥膜质量越好。优选的是，所述渗透成膜试验的试验方法包括如下步骤：步骤a、取一个能承受一定压力的柱状透明容器，向柱状透明容器内依次装入注水饱和的滤层材料和干密度为1.5g/cm3的试验地层材料，然后在试验地层材料上注入泥浆，密封柱状透明容器；步骤b、从泥浆的上方向柱状透明容器内施加不大于0.6MPa的气压，开始渗透试验；步骤c、收集从滤层材料滤出的水量，加压完成时的收集总量即为滤水量。优选的是，所述滤层材料为粒径为2-5mm的中粗砂，所述试验地层材料为颗粒粒径范围在0.075-5mm的砂土。优选的是，所述理想泥皮为横截面与所述柱状透明容器的内部截面形状一致且侧面上涂有润滑油脂的橡胶垫，所述橡胶垫的厚度≥5mm。优选的是，步骤b中施加的压力为0.3MPa。优选的是，步骤b中施加压力时采用分级操作，总共分为六级，每级压力逐级增加0.05MPa，每级压力加压时间为200s。优选的是，所述橡胶垫的侧面设置有环形凹槽，所述环形凹槽内填满润滑油脂。优选的是，q0/qi的值在0.2以下时表示无泥膜形成，q0/qi的值介于0.2～0.4之间表示泥膜质量较差，q0/qi的值介于0.4～0.6之间表示泥膜质量较好，q0/qi的值在0.6以上表示泥膜质量优。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术的泥水盾构泥膜质量评价方法，采用了一种假想的理想泥膜的概念，分别测试某一地层在理想泥膜和实际泥膜下的渗水量q0、qi，用q0/qi表征泥膜的质量，该值介于0～1之间，越接近1表示泥膜质量越好，泥膜质量评价参数简单易得，易于比较与评价，可将所有不同地层统一起来，不再因地层的不同而改变相关参数与要求，同时不受设备面积、高度等因素影响，采用常规的测试设备、方法即可进行试验，减少因各种单位换算带来的工作量，为泥膜质量评价提供了一种全新的思路，具有理论和实际指导意义。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的步骤一试验装置内结构示意图；图2为本专利技术的步骤二试验装置内结构示意图；图3为本专利技术的一个实施例的橡胶垫的结构示意图；图4为本专利技术的5种地层中的理想泥皮滤水量对比图；图5为本专利技术的9组泥浆的滤水量比在5种地层代表粒径下的分布图。说明书附图标记说明：1、滤层材料，2、试验地层材料，3、泥浆，4、泥浆上方，5、理想泥皮，6、环形凹槽。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1至图5所示，泥水盾构泥膜质量评价方法，包括：步骤一、采用现有技术常规的泥水盾构模拟试验装置和方法，如试验柱等，模拟泥浆3在地层中的入渗过程，准备滤层材料1、试验地层材料2、实际开舱工程中拟使用的泥浆3，放置顺序为滤层材料1、试验地层材料2、泥浆3进行渗透成膜试验，给予泥浆3一定的气压，泥浆3在试验地层表面形成一层泥皮，并在地层中形成一段渗透带，渗透带最终通过滤层过滤收集即为泥浆3在地层中的滤水量qi；步骤二、采用与步骤一相同的装置和操作方法，在加入泥浆3前先在试验地层材料2上加入一层理想泥皮5将泥浆3与地层完全隔开，模拟泥浆3与地层接触的一瞬间就形成了完全不透气的泥膜，泥膜本身厚度相对较小，理想泥皮5选择为不透水的薄层软质材料，能适应地层变形与地层紧贴，使泥浆3压力完全传递到地层上且在0.6MPa的压力下完全不透水，保证泥浆3不会在压力下渗入地层，再进行一次渗透成膜试验，获得理想滤水量q0；步骤三、用q0/qi表征泥膜的质量，q0/qi的值介于0～1之间，q0/qi的值越接近于1表示泥膜质量越好。本技术方案的泥水盾构泥膜质量评价方法，采用了一种假想的理想泥膜的概念，分别测试某一地层在理想泥膜和实际泥膜下的渗水量q0、qi，用q0/qi表征泥膜的质量，该值介于0～1之间，越接近1表示实际滤水量qi越小，泥膜质量越好，泥膜质量评价参数简单易得，易于比较与评价，可将所有不同地层统一起来，不再因地层的不同而改变相关参数与要求，同时不受设备面积、高度等因素影响，采用常规的测试设备、方法即可进行试验，减少因各种单位换算带来的工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.泥水盾构泥膜质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、模拟泥浆在地层中的入渗过程进行渗透成膜试验，获得泥浆在地层中的滤水量q

【技术特征摘要】
1.泥水盾构泥膜质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、模拟泥浆在地层中的入渗过程进行渗透成膜试验，获得泥浆在地层中的滤水量qi；
步骤二、在泥浆与地层之间加入一层理想泥皮将泥浆与地层完全隔开，采用与步骤一相同的方法再进行一次渗透成膜试验，获得理想滤水量q0，其中，理想泥皮为软质材料且与地层材料紧贴，当泥浆压力不超过0.6MPa时，理想泥皮的透水率均为0；
步骤三、用q0/qi表征泥膜的质量，q0/qi的值介于0～1之间，q0/qi的值越接近于1表示泥膜质量越好。


2.如权利要求1所述的泥水盾构泥膜质量评价方法，其特征在于，所述渗透成膜试验的试验方法包括如下步骤：
步骤a、取一个能承受一定压力的柱状透明容器，向柱状透明容器内依次装入注水饱和的滤层材料和干密度为1.5g/cm3的试验地层材料，然后在试验地层材料上注入泥浆，密封柱状透明容器；
步骤b、从泥浆的上方向柱状透明容器内施加不大于0.6MPa的气压，开始渗透试验；
步骤c、收集从滤层材料滤出的水量，加压完成时的收集总量即为滤水量。


3.如权利要求2所述的泥水盾构泥膜质量评价方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴克雄，李顺凯，沈尔卜，何源，吴琦，钟涵，邓翀，胡锦轩，高云军，陈雍雍，
申请(专利权)人：中交二航武汉港湾新材料有限公司，中交二航局第三工程有限公司，中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42