[发明专利]粘性地层渣土改良泡沫剂添加量确定方法

摘要

本发明公开了一种粘性地层渣土改良泡沫剂添加量确定方法，涉及建筑技术领域，该粘性地层渣土改良泡沫剂添加量确定方法采用线性回归方法拟合曲线，确定土体黏聚力和外摩擦角与泡沫比之间的关系，并拟合坍落度与土体黏聚力和外摩擦角之间的关系，确定最优泡沫添加量。在施工现场应用中，考虑开挖面前方水土压力进一步得到所用泡沫总体积。本发明操作简单，成本低廉，可有效应用现场施工。

主权项

1.一种粘性地层渣土改良泡沫剂添加量确定方法，其特征在于：根据不同埋深和改良后土体黏聚力以及与钢板的摩擦系数，确定泡沫剂的添加量，所述确定最优泡沫比包括以下步骤：(1)分别向每组渣土添加不同泡沫量；(2)确定每组渣土的黏聚力和外摩擦角；(3)分别拟合泡沫比与黏聚力外摩擦角函数关系；(4)做渣土坍落度试验；(5)构建坍落度与泡沫比之间关系曲线；(6)由最优坍落度反算泡沫添加量；所述粘性地层渣土改良方法包括以下步骤：(1)从现场取回原原状土；(2)确定算用泡沫剂类型，泡沫剂必须满足发泡倍率η≥15，泡沫剂在规定压强下所产生泡沫的半衰期t1/2≥5min；(3)按照不同泡沫比ζ，向原状土中注入泡沫。制作一系列三轴试验所用渣土。对不同泡沫比的渣土，分别进行三组不固结不排水三轴试验，得到一系列渣土的抗剪强度，绘制每种泡沫比渣土p‑q曲线，通过对p‑q曲线线性拟合，求的每组渣土的黏聚力c，得到黏聚力c与泡沫比ζ的关系式：c＝p(ζ) (1)；(4)按照不同泡沫比ζ，向原状土中注入泡沫。制作一些列外摩擦角试验所用渣土。测量渣土与钢板的外摩擦角。得到一系列渣土与钢板的摩擦系数μ。同时确定摩擦系数μ与泡沫比ζ的关系：μ＝q(ζ) (2)；(5)按照不同泡沫比ζ，向原状土中注入泡沫。制作一系列和易性试验所用渣土。测量和易性试验所用渣土坍落度S，同时确定坍落度S与泡沫比ζ、黏聚力c和摩擦系数μ之间的关系：S＝f(ζ，c，μ) (3)根据步骤三、四，c＝p(ζ)、μ＝q(ζ)，代入上式，得到坍落度S与泡沫比ζ的一元函数：S＝f[ζ，p(ζ)、，q(ζ)] (4)根据关系式(4)绘制坍落度S与泡沫比的曲线图，并根据坍落度S与泡沫比ζ关系曲线找最优坍落度的范围，最优坍落度Se为15‑20cm；(6)根据步骤五选取的最优坍落度Se取值范围确定最优泡沫比ζe的取值范围；(7)在埋深h时，泡沫的发泡倍率为：η1为在埋深h下的泡沫发泡率；γ为上层覆土的重度；h为隧道埋深；γ0为水的重度；h’为地下水面距隧道中心的高度；p0为标准大气压。η为标准大气压下的泡沫发泡率。利用公式(6)计算盾构掘进过程中每环所需泡沫体积：ζe为最优坍落度Se对应的最优泡沫比；V0为每环开挖土体的体积，D为管片外径，L为每环管片长度；Vg为泡沫剂体积。由于在埋深h是有：K为泡沫剂溶液浓度，η1为在埋深h下的泡沫发泡率，将此式和(5)代入(6)式可得：V0为每环开挖土体的体积；Vg为泡沫剂体积；γ为上层覆土的重度；h为隧道埋深；；γ0为水的重度；h’为地下水面距隧道中心的高度；p0为标准大气压；η为标准大气压下的泡沫发泡率；D为管片外径；L为每环管片长度；K为泡沫剂溶液浓度。