[发明专利]一种基于现场渣土状态的土压平衡盾构渣土改良参数修正方法

权利要求书

1.一种基于现场渣土状态的土压平衡盾构渣土改良参数修正方法，其特征在于：以盾构机排出的渣土和现场使用的改良剂为渣土改良试验材料，进行现场坍落度试验，根据坍落度试验及渣土表观状态评价其流塑性状态；若渣土为过改良状态，则依据针对不同的渣土类型，采用调整盾构机注水量及泡沫注入量参数值的方式进行改良；若渣土为欠改良状态，取得渣土并添加一定量的泡沫及水进行二次改良，直至渣土状态符合要求，根据盾构机的初始掘进参数及二次改良时水及泡沫的添加量，计算得到修正后的渣土改良参数值；

渣土改良参数修正的具体过程为：从皮带输送机上取得渣土进行现场坍落度试验，根据试验结果判断渣土流动性是否满足要求，在流动性判断的基础上，结合渣土的表观状态评价其塑性状态，确定渣土坍落度值合理范围[T_min，T_max]，然后针对渣土不同的流塑性状态，采用相应的改良措施：

工况一：当渣土坍落度值在[T_min，T_max]之间，渣土流动性合适，但是需要根据渣土塑性、析水、析泡沫情况进行分类处理，渣土改良思路如下：

若渣土呈理想塑性，渣土不松散，无析水、析泡沫情况，无需修正渣土改良参数；

若渣土出现析水现象，改良参数修正策略如下：对于粘性渣土，降低注水量；对于砂性渣土，在降低注水量的同时，增加泡沫注入量；

若渣土出现析泡沫的现象，改良参数修正策略如下：对于粘性渣土，降低泡沫注入量；对于砂性渣土，在降低泡沫注入量的同时，减少注水量；

采用上述渣土改良修正策略后，取皮带输送机出口渣土进行坍落度试验，判断其流塑性状态，如仍不满足要求，则根据以上修正策略继续进行改良，直至渣土流塑性状态满足要求为止；

工况二：当渣土坍落度值大于T_max时，表明渣土流动性过大，渣土改良思路如下：

若渣土呈理想塑性状态，无析水、析泡沫现象，改良参数修正策略如下：对于粘性渣土，同时降低泡沫注入量与注水量；对于砂性渣土，降低注水量及适当减少泡沫注入量；

若渣土出现析水现象，改良参数修正策略如下：对于粘性渣土，降低注水量及泡沫注入量；对于砂性渣土，降低注水量；

若渣土出现析泡沫现象，改良参数修正策略如下：对于粘性渣土，降低泡沫注入量；对于砂性渣土，降低泡沫注入量及适当减少注水量；

采用上述渣土改良修正策略后，取现场皮带输送机出口渣土进行坍落度试验，判断其流塑性状态，如仍不满足要求，则根据以上修正策略继续进行改良，直至渣土流塑性状态满足要求为止；

工况三：当渣土坍落度值小于T_min时，表明渣土流动性不足，通过增加注水量和/或泡沫注入量对渣土进行改良，直至渣土流塑性满足要求为止；通过改良试验的注水量、泡沫注入比、掘进速度来反算得到优化后的渣土改良参数，计算步骤如下：

步骤1：计算试验环平均掘进速度：

式中，L为盾构管片宽度，t为掘进该环的时间；

步骤2：计算水的注入变化量：

式中，△V_水为每分钟掘进时需要增大的注水体积，V_水为试验时水的注入体积，A为盾构机开挖面积，K为松散系数；

步骤3：计算泡沫的注入变化量：

式中，△V_f为每分钟掘进时需要增大的泡沫体积，V_f为试验时泡沫的注入体积。

2.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于：在步骤3之后还包括参数设置的步骤：

①水的设置

若盾构土仓中有喷水口，则将水的增量分配关系为刀盘喷水占70％，土仓喷水占30％；

②泡沫的设置

若盾构土仓中有泡沫喷口，泡沫的增量分配关系为土仓仓占30％，刀盘泡沫占70％，其中中心处喷口占40％，其他喷口占30％；若盾构土仓中没有泡沫喷口，则泡沫增量的分配为刀盘中心喷口占50％，其他喷口占50％。