泥水加压盾构泥浆与泥膜

前言

第一章绪论

第二章泥水盾构泥浆及其功能

第三章泥浆的配制与测定

第四章泥浆在地层中的渗透成膜规律

第五章泥水加压盾构泥膜质量评价

第六章典型泥水加压盾构工程实例 2100433B

目前，我国在建盾构隧道工程的数量、盾构机数量及开挖土量迅速增加，泥水盾构技术在大型过江过河隧道及城市过江地铁建设中应用越来越多，已成为我国重大交通基础设施建设不可或缺的关键技术。而作为泥水盾构技术核心部分，泥浆和泥膜构成了泥水盾构平衡和开挖的原理，这部分研究显得越来越重要。本书以泥水盾构泥浆和泥膜为话题，共分6章，全面系统地介绍了泥水盾构技术中泥浆的工作原理、泥浆材料的选取、泥浆的配制与测试等内容，从试验和理论推导两方面揭示了泥浆在地层中形成泥膜的规律，并进行了泥膜的质量评价分析，最后结合典型的泥水盾构工程实例，介绍了泥浆材料选取及配置和泥膜技术的运用。

泥浆用粘土加水搅拌而成。使用泥浆可以防止塌孔，悬浮岩屑，安全穿过流砂层等。正确地使用泥浆，可以保证安全钻进。但是，过量的使用泥浆，会给洗井带来很多困难，而且影响出水量。所以使用泥浆时，一定要根据不同的地层性质随时加稠或冲稀。 泥浆的性能通常指泥浆的水分、细度(或残渣)、比重(或密度)、流动性及触变性、吸浆速度等指标，在陶瓷生产中必须对泥浆性能进行检测与控制。

随着钻探工作的发展，泥浆的使用和研究也不断地发展，新的泥浆处理剂的出现与应用，使泥浆的类型也不断增加。目前对泥浆类型的划分尚无统一的规定，一般习惯是根据分散介质的不同来分类或根据分散相的分散程度等来分类。按分散介质的不同，泥浆可分为水基泥浆和油基泥浆两大基本类型，其具体分类如下：

泥浆水基泥浆

以水为分散介质，由粘土、水及化学处理剂所组成。这类泥浆应用最早，目前使用也最为广泛。这类泥浆根据其组成成分的不同又可分为：

1．淡水泥浆

含盐量<1%；含钙<120ppm。这类泥浆的分散相分散度饺高，所以淡水泥浆又叫细分散泥浆，适用于一般松散破碎地层。

2．盐水泥浆

含盐量<1%，按含盐量的高低又可分为：

(1)海水泥浆：含NaCl 3.5—4×10⁴mg/L；

(2)中盐泥浆：含NaCl 4—5×10⁴mg/L；

(3)高盐泥浆：含NaCl 8一10×10⁴mg/L；

(4)饱和盐水泥浆：含NaCl 30一35×10⁴mg/L。

3．钙处理泥浆：含Ca >120mg/L

按其含钙量的高低又可分为：

(1)石灰泥浆：含Ca² 120—200mg/L；

(2)石膏泥浆：含Ca² 700—1000mg/L；

(3)氯化钙泥浆：含Ca² 2000—4000mg/L；

(4)高氯化钙泥浆：含Ca² 10⁴mg/L至饱和。

盐水泥浆和钙处理泥浆其分散相的分散度均较淡水泥浆低，一般称为粗分散泥浆，这类泥浆运用于水敏性溶胀和剥落地层。

4．非分散低固相泥浆

凡粘土含量(重量比)小于10%(体积比，含固相小于4%)的泥浆称为低固相泥浆

5．混油乳化泥浆

在水基泥浆中加入一定量的乳化油配制而成，它的分散相是粘土和油滴，是属水包油型乳化泥浆。在非分散低固相泥浆中加入一定量的乳化油配制成的非分散低固相乳化泥浆，是目前解决复杂地层小口径金刚石钻进的有效措施之一。

泥浆油基泥浆

以油为分散介质，水、粘土为分散相，加处理刹配制而成的泥浆称为油基泥浆。按其组成的不同可分为：

(1)油包水型乳化泥浆，以柴油(或原油)、水、优质粘土及处理剂配制而成。

(2)油基泥浆、以柴油(或原油)和沥青(或优质粘土)及有关处理剂配制而成。油基泥浆在地质勘探中很少应用，主要用于石油天然气钻井。

野外采用这些方法很不方使,一些净化设备成本较高,使用工序繁琐.现在许多野外队,都是就地挖一种直线状泥浆槽(图1.)进行循环和净化。传统使用的直线状泥浆槽沉砂效果差,泥浆净化程度低,设备磨损快,往往因为泥浆含砂量大而失去其性能指标,引起一些孔内事故,但施工现场又不允许挖槽过长为了改进这些不足,现设计一种“Z”型泥浆槽(图2),这种泥浆槽使用方便,占地范围小,具有沉砂速度快,泥浆净化程度高等特点。

理论上扼要论述一下“Z”型泥浆槽沉砂效果好的原因

1.“Z”型泥浆槽占地长度与直线状槽长相等,总坡度相等,由于“Z”型槽占地宽些,实际长度大,流经时间长,卸载机会就多,总坡度不变,实际单位长度坡度减缓.水的砂搬运物质能力与流速成正比,而速度又与槽沟的坡度、糙度有关。如忽略糙度影响,坡度小,泥浆流速减缓,故其搬运能力下降,造成泥砂沉淀.

2.泥浆在“Z”型槽中流动,在拐弯处受到较大阻力,流速必然明显减小,流速减小必然卸载.使泥砂沉淀. 2100433B