富水粉细砂层盾尾同步注浆滤饼生长速率研究

作者：宋洋^*; 王宏帅; 李昂; 王鑫; 肖作明; 杜春生; 李志新

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(08): 2974-2986.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20221719

• 渗滤效应
• 滤饼生长速率
• 滤饼生长平均加速度
• 渗透柱试验
• 水灰比
• 注浆压力

受富水粉细砂层渗滤效应影响，盾尾同步注浆过程中浆液会在盾尾处生成滤饼从而阻碍地下水对浆液的冲蚀。为探究富水粉细砂层盾尾同步注浆滤饼生长速率与水灰比及注浆压力之间的关系，基于圆管束理论、动量守恒定律、质量守恒定律，考虑地层渗滤效应及浆液黏度时效性影响，建立滤饼生长速率理论方程，并定义滤饼生长平均加速度ar衡量滤饼生长速率变化快慢，自主研发一维渗透柱试验装置，比较不同水灰比及注浆压力下滤饼生长速率试验值与理论值，以验证理论方程的合理性。结果表明：随着注浆时间持续进行，滤饼生长速率曲线呈先加速增长再缓慢增长趋势。水灰比一定时，注浆压力越大，滤饼生长速率及厚度越大，滤饼生长持续时间越短。注浆压力一定时，水灰比越小，滤饼生长速率及厚度越大，滤饼生长持续时间越短。工程实际中应适当增大注浆压力并减小浆液水灰比，以确保滤饼在迅速生成的同时并具有一定的厚度。通过比较滤饼生长平均加速度试验值及理论值可以推断出，以0.4 MPa的注浆压力在孔隙率为0.36的富水粉细砂层中进行盾尾同步注浆时，水灰比控制在0.8～0.85范围内可确保滤饼能够迅速生成，从而使浆液能够充分填充盾尾间隙，减小地表沉降。研究成果对富水粉细砂层盾尾注浆施工具有一定的工程意义。

• 单位
  辽宁工程技术大学; 中铁四局集团第五工程有限公司; 土木工程学院