海上人工岛中盾构施工的水泥土性能研究

论文摘要

跨海隧道选用较经济的桥隧方案时，要求填筑海上人工岛作为桥隧搭接点。这时可利用水泥土填筑人工岛并作为海底隧道盾构进出洞口部分。结合已有工程经验，可知控制水泥土强度在0.5~1.5MPa范围内，将极大的方便盾构施工。参阅国内外相关文献，分析了常见土料固化剂的加固机理，设计了室内实验方案。选用由海滩深层淤泥质粘土制成的高含水率（ω≥150%）人工泥浆为固化对象，通过对以水泥为主，外掺粉煤灰、生石灰、生石膏、砖粉的不同配比固化方案进行室内对比实验，得到了不同配比、掺入量及养护条件下水泥土的无侧限抗压强度随龄期的发展规律。并以此提出适合盾构施工的推荐工程加固配比，讨论了实际工程施工操作步骤和注意事项。另外，本文还对实验加载过程进行了ANSYS数值模拟，分析了试件尺寸和实际受力状态围压对强度的影响。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 水泥土相关研究成果
• 1.2.1 水泥土的概念
• 1.2.2 水泥土的研究成果
• 1.3 课题的提出
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 1.3.3 拟定关键技术及创新点
• 第二章 水泥土固化机理
• 2.1 水泥土固化机理
• 2.1.1 水泥的固化机理
• 2.1.2 粉煤灰固化土机理
• 2.1.3 石灰固化土机理
• 2.1.4 石膏固化土机理
• 2.1.5 砖粉的固化机理
• 2.1.7 含水率对水泥土的影响
• 2.1.8 温度对水泥土的影响
• 2.1.9 盐分对水泥土的影响
• 2.2 从水泥土的微结构特征分析研究其作用机理
• 2.3 土体固化的设计方向
• 2.3.1 物理力学角度分析
• 2.3.2 固化设计方向
• 第三章 水泥土强度发展控制实验设计
• 3.1 水泥土性质概述
• 3.2 工程要求分析
• 3.2.1 工程地质条件
• 3.2.2 盾构法隧道方案
• 3.2.3 工程施工要求分析
• 3.3 国内室内实验研究情况
• 3.4 水泥土室内实验方案
• 3.4.1 实验目的
• 3.4.2 实验方法和设备
• 3.4.3 实验材料
• 3.4.4 试件的制备和养护方法
• 3.5 无侧限抗压强度实验
• 3.5.1 龄期规定
• 3.5.2 加载实验操作
• 3.6 本实验操作流程
• 第四章 实验结果及分析
• 4.1 实验重要参数规定
• 4.1.1 含水率 ω
• c'> 4.1.2 水泥掺量a_c
• 4.2实验结果的计算与取样
• 4.2.1 无侧限抗压实验公式
• 4.2.2 实验取样
• 4.3 实验数据整理及分析
• 4.3.1 固化剂的单掺实验
• 4.3.2 水泥土固化剂配方实验
• 4.3.3 各配比强度发展规律
• 4.4 工程应用分析
• 4.4.1 推荐工程配比
• 4.4.2 施工流程图及注意事项
• 第五章 本构关系及数值模拟
• 5.1 水泥土的本构模型的研究成果
• 5.2 ANSYS数值模拟
• 5.2.1 本构模型的选择
• 5.2.2 分析模型的建立
• 5.3 ANSYS数值模拟结果分析
• 5.3.1 试件应力传递过程
• 5.3.2 圆柱体试件高度对应力的影响
• 5.3.3 围压对水泥土抗压强度的影响
• 5.4 数值分析对实验的指导意义
• 第六章 实验结论及展望
• 5.1 本文的结论
• 5.2 对今后研究的展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢