盾構渣土力學及工程應用

目錄
前言
符號表
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 渣土改良劑 3
1.3 盾構渣土力學的提出 7
1.3.1 盾構渣土的物理組成 7
1.3.2 盾構掘進對渣土特性的需求 8
1.3.3 盾構渣土力學問題 9
1.4 本書內容組織 10
參考文獻 13
**篇 盾構渣土力學
第2章 改良劑作用下黏土界限含水率變化 19
2.1 引言 19
2.2 液塑限試驗 20
2.2.1 試驗材料 20
2.2.2 試驗方案 23
2.3 改良劑作用下黏土液塑限變化特征 27
2.3.1 改良劑與黏土相互作用的時間效應 27
2.3.2 改良劑作用下黏土液塑限變化 30
2.4 分散劑作用下黏土液塑限變化特征 31
2.4.1 不同分散劑作用下黏土液塑限變化 31
2.4.2 分散劑作用下不同黏土液塑限變化 32
2.4.3 分散劑與泡沫耦合作用下黏土液塑限變化 36
2.4.4 分散劑作用下結泥餅防控機理 36
2.5 改良劑作用機理 38
2.5.1 分散劑電化學作用機理 38
2.5.2 泡沫細觀作用機理 42
2.6 本章小結 43
參考文獻 44
第3章 盾構泡沫改良土塑流性 46
3.1 引言 46
3.2 試驗方案 47
3.2.1 試驗土樣 47
3.2.2 改良劑 48
3.2.3 塑流性測試 49
3.3 改良參數(shù)對渣土塑流性特征影響 51
3.3.1 泡沫注入比對渣土塑流性影響 51
3.3.2 泡沫改良土塑流狀態(tài)分類 52
3.4 盾構改良粗粒土塑流性特征 54
3.4.1 坍落度隨改良參數(shù)變化 55
3.4.2 延展度隨改良參數(shù)變化 56
3.4.3 坍落體平臺隨改良參數(shù)變化 57
3.5 盾構改良細粒土塑流性特征 58
3.5.1 坍落度隨改良參數(shù)變化 60
3.5.2 延展度隨改良參數(shù)變化 60
3.5.3 坍落體平臺隨改良參數(shù)變化 61
3.6 泡沫改良土塑流性變化機理 62
3.7 本章小結 64
參考文獻 65
第4章 盾構泡沫改良土塑流性細觀機理 68
4.1 引言 68
4.2 塑流性試驗 68
4.2.1 試驗材料 68
4.2.2 試驗裝置 70
4.3 泡沫改良土離散元數(shù)值模擬 71
4.3.1 模型建立 72
4.3.2 模型參數(shù) 74
4.4 泡沫改良土坍落體運動規(guī)律 74
4.4.1 縮尺坍落度試驗模型驗證 74
4.4.2 泡沫改良土坍落形態(tài) 75
4.5 泡沫對改良土顆粒接觸的影響 78
4.5.1 泡沫對改良土接觸數(shù)量的影響 78
4.5.2 泡沫對改良土配位數(shù)的影響 79
4.5.3 泡沫對改良土力鏈演化的影響 79
4.6 泡沫對改良土細觀力學特性的影響 82
4.6.1 泡沫對顆粒間接觸力方向的影響 82
4.6.2 泡沫對顆粒間接觸力量值的影響 83
4.7 本章小結 84
參考文獻 85
第5章 盾構泡沫改良土滲透性.86
5.1 引言 86
5.2 滲透試驗 87
5.2.1 試驗材料 87
5.2.2 試驗裝置 89
5.2.3 試驗步驟 90
5.3 泡沫改良土滲流規(guī)律及泡沫變化 91
5.3.1 泡沫改良土滲流規(guī)律 91
5.3.2 滲流中泡沫變化特征 94
5.4 改良參數(shù)對滲流性的影響 96
5.5 級配對滲流性的影響 98
5.5.1 泡沫改良土滲流特征.98
5.5.2 泡沫改良土滲流安全性評估 104
5.6 泡沫改良土滲透機理 108
5.7 本章小結 109
參考文獻 110
第6章 水壓力影響下盾構泡沫改良土滲透性 113
6.1 引言 113
6.2 水壓影響下滲透試驗 113
6.3 水壓影響下渣土滲流特征 115
6.3.1 水壓影響 115
6.3.2 水力梯度影響 117
6.4 多因素影響下泡沫改良土滲流特征 119
6.4.1 泡沫改良土滲流特征 119
6.4.2 水壓變化下不同級配泡沫改良土滲流特征 121
6.4.3 水壓變化下不同注入比泡沫改良土滲流特征 122
6.5 泡沫改良土抗?jié)B機理 124
6.5.1 泡沫改良土中消泡規(guī)律 124
6.5.2 泡沫改良土抗?jié)B機理 125
6.6 盾構泡沫改良土滲流簡化模型 126
6.6.1 簡化計算模型 126
6.6.2 泡沫改良土過流斷面分析 127
6.7 盾構渣土改良參數(shù)合適范圍討論.130
6.8 本章小結 132
參考文獻 133
第7章 盾構多添加劑組合改良土滲透性 134
7.1 引言 134
7.2 泡沫–泥漿組合改良粗粒土滲透試驗 135
7.2.1 試驗材料 135
7.2.2 試驗方法 136
7.3 泡沫–泥漿組合改良粗粒土滲流特征 137
7.3.1 滲透時變規(guī)律 137
7.3.2 水力梯度對滲流特征的影響規(guī)律 139
7.4 泡沫–泥漿組合改良適用性分析 141
7.5 高水壓條件下泡沫–泥漿組合改良土滲流特征 144
7.5.1 滲透時變規(guī)律 144
7.5.2 細粒遷移規(guī)律 147
7.5.3 水壓力影響 148
7.6 泡沫–泥漿–聚合物組合改良土試驗 150
7.7 泡沫–泥漿–聚合物組合改良土塑流性 151
7.8 泡沫–泥漿–聚合物組合改良土滲透性 152
7.9 泡沫–泥漿–聚合物合適組合改良探討 155
7.10 討論 156
7.10.1 膨潤土顆粒對泡沫改良增效分析 156
7.10.2 泡沫--泥漿--聚合物組合改良機理 157
7.11 本章小結 159
參考文獻 160
第8章 盾構泡沫改良土滲透性理論模型 164
8.1 引言 164
8.2 純泡沫滲流理論 165
8.2.1 單通道流速 166
8.2.2 單通道橫截面積 166
8.3 泡沫改良土有效滲流通道理論 168
8.4 常水頭下泡沫改良土初始滲透系數(shù)計算171
8.5 考慮水頭影響的初始滲透系數(shù)計算 171
8.5.1 水頭對泡沫改良土初始滲透系數(shù)的影響 172
8.5.2 水頭影響下初始滲透系數(shù)計算 172
8.6 初始滲透系數(shù)計算方法驗證 176
8.6.1 泡沫粒徑分布 176
8.6.2 方法計算效果驗證 177
8.7 泡沫改良土抗?jié)B機理詮釋 178
8.7.1 土與泡沫相互作用 178
8.7.2 土顆粒對泡沫改良土抗?jié)B影響 178
8.8 泡沫改良土初始穩(wěn)定期計算 179
8.8.1 滲透性常量推導 179
8.8.2 滲透性常量求解 182
8.8.3 初始穩(wěn)定期時長求解 182
8.9 初始穩(wěn)定期計算方法驗證 183
8.10 初始穩(wěn)定期計算方法應用 183
8.10.1 初始穩(wěn)定期時長參考*線 183
8.10.2 *佳細度與*佳孔隙率 184
8.10.3 臨界粒徑 185
8.11 本章小結 186
參考文獻 186
第9章 盾構泡沫改良土壓縮性 189
9.1 引言 189
9.2 壓縮性試驗 190
9.2.1 試驗裝置 190
9.2.2 試驗步驟 191
9.3 盾構改良粗粒土壓縮性.194
9.3.1 泡沫注入比對粗粒土壓縮性的影響 194
9.3.2 泡沫消散時間對粗粒土壓縮性的影響 199
9.4 盾構改良細粒土壓縮性 202
9.4.1 泡沫注入比對細粒土壓縮性的影響 202
9.4.2 泡沫消散時間對細粒土壓縮性的影響 205
9.5 級配影響下泡沫改良土壓縮性 207
9.5.1 控制粒徑的影響 207
9.5.2 *率系數(shù)的影響 208
9.5.3 不均勻系數(shù)的影響 209
9.6 級配影響下泡沫改良土壓力變化 210
9.6.1 控制粒徑的影響 210
9.6.2 *率系數(shù)的影響 211
9.6.3 不均勻系數(shù)的影響 212
9.7 泡沫改良土側向土壓力系數(shù) 214
9.8 有效應力–氣體控制過渡探究 216
9.9 泡沫改良土壓縮機理 219
9.10 合理壓縮性探討 223
9.11 本章小結 224
參考文獻 225
第10章 盾構泡沫改良土壓縮性理論模型 228
10.1 引言 228
10.2 泡沫改良土孔隙壓力計算模型.229
10.3 級配影響下孔隙壓力及壓縮性計算模型 231
10.3.1 孔隙壓力計算模型 231
10.3.2 壓縮性計算模型 232
10.3.3 孔隙壓力簡化計算模型 234
10.4 計算模型驗證 235
10.4.1 壓縮性計算模型驗證 235
10.4.2 孔隙壓力計算模型驗證 237
10.5 本章小結 239
參考文獻 240
第11章 盾構泡沫改良土強度特性 241
11.1 引言 241
11.2 不排水帶壓十字板剪切試驗 243
11.2.1 試驗材料 243
11.2.2 試驗裝置 245
11.2.3 試驗方案 246
11.3 泡沫改良粗粒土帶壓剪切大變形特征 249
11.4 泡沫注入比影響下改良粗粒土帶壓剪切強度變化 252
11.4.1 泡沫注入比對峰值剪切強度的影響 252
11.4.2 泡沫注入比對殘余剪切強度的影響 253
11.4.3 帶壓環(huán)境下泡沫對粗粒土的改良機理 254
11.5 土類型影響下改良土剪切強度變化 255
11.5.1 土類型對剪切滯滑的影響 255
11.5.2 土類型對峰值剪切強度的影響 256
11.5.3 土類型對殘余剪切強度的影響 257
11.6 泥漿注入比影響下組合改良粗粒土剪切強度變化 258
11.6.1 泥漿注入比對峰值與殘余剪切強度的影響 259
11.6.2 帶壓環(huán)境下膨潤土的增強改良機理 260
11.7 塑流性相同下不同改良土剪切強度差異性 261
11.8 剪切率影響下泡沫改良土超孔隙壓力和孔隙比變化 262
11.8.1 剪切率對超孔隙壓力的影響 262
11.8.2 剪切率對孔隙比的影響 263
11.8.3 剪切率的影響機理 264
11.9 剪切率影響下泡沫改良土剪切強度變化 265
11.9.1 剪切率對峰值剪切強度的影響 265
11.9.2 剪切率對殘余剪切強度的影響 266
11.9.3 剪切率的影響機理 267
11.9.4 剪切率對有效內摩擦角的影響.268
11.10 剪切大變形后泡沫改良土流體流變行為 269
11.10.1 豎向壓力與 FIR 影響下流變參數(shù)變化 269
11.10.2 有效應力影響下流變參數(shù)變化.271
11.11 本章小結 271
參考文獻 273
第12章 泡沫改良土強度理論模型 277