[发明专利]一种风化花岗岩地层土压平衡盾构渣土改良方法

权利要求书

1.一种风化花岗岩地层土压平衡盾构渣土改良方法，其特征在于，包括：

S1、确定最优的渣土改良剂：将不同类型的多种渣土改良剂分别与风化花岗岩土样混合得到对应的混合土样，测定各混合土样相对风化花岗岩土样的液限减少量，选取液限减小量最大的混合土样对应的渣土改良剂为最优的渣土改良剂；

S2、确定渣土改良参数：向风化花岗岩土样中加入水和步骤S1确定的渣土改良剂，配置不同含水率和改良剂注入比的土样，进行坍落度试验和粘稠指数测定，以渣土改良剂注入比-含水率为坐标绘制数据点，以坍落度值在5～15cm之间的数据点所在的区域为改良区域A，以粘稠指数小于0.6的数据点所在区域为改良区域B，选取改良区域A和改良区域B相交的区域C为渣土改良区域，所述渣土改良区域对应的参数为渣土改良参数；

S3、确定盾构改良参数：根据风化花岗岩土样的自然含水率w_z，参照步骤S2确定的渣土改良参数，计算当前掘进速度下盾构机内改良剂注入流量和注水流量；

S4、改良效果验证：调整步骤S3确定的盾构改良参数之后，进行盾构掘进至少10min后，取盾构机排出的渣土进行现场坍落度试验，根据坍落度试验结果再次调整盾构改良参数，继续盾构掘进至少10min，重复坍落度试验，直至得到的坍落度值处于5～15cm；

改良区域A具体通过以下步骤确定：

S2-1、在现场基坑施工过程中取风化花岗岩地层土样，将土样烘干并锤散，取多份土样，向其中加入不同质量的水和步骤S1中确定的最优的渣土改良剂，配置具有不同含水率和不同渣土改良剂注入比的多份土样；

S2-2、对步骤S2-1配置的各土样进行坍落度试验，测定各土样坍落度值；

S2-3、以含水率为横坐标，渣土改良剂注入比为纵坐标绘制各试验数据点，选取坍落度值在5～15cm区间内的试验数据点，将边界处的散点采用平滑曲线连接，此区域即为改良区域A；

改良区域B具体通过以下步骤确定：

S2-4、确定风化花岗岩地层土样中粒径大于0.5mm的颗粒的总吸水率w_a；

S2-5、计算步骤S2-1配置的各土样中粒径小于0.5mm的颗粒的粘稠指数I_fc，

式中(1)：w_fl为土样加入渣土改良剂后粒径小于0.5mm的颗粒的液限，w_s为加入土样加入最优的渣土改良剂后的含水率，I_fp为土样加入最优的渣土改良剂后粒径小于0.5mm的颗粒的塑性指数；

S2-6、在步骤S2-3建立的坐标系中，选取I_fc小于0.6的各土样对应的含水率和渣土改良剂注入比的数据点，将边界处的散点采用平滑曲线连接，此区域即为改良区域B。

2.如权利要求1所述的风化花岗岩地层土压平衡盾构渣土改良方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

S1-1、在现场基坑施工过程中取风化花岗岩地层土样，干燥后进行筛分，取三份粒径小于0.5mm的土样加水润湿，使三份土样的含水率分别位于塑限、液限和二者之间，然后密封24h；

S1-2、将渣土改良剂经泡沫发生器产生的泡沫按照一定注入比分别加入步骤S1-1得到三份土样中，搅拌均匀后立即采用液塑限联合测定仪测定混合土样的液限；

S1-3、改变渣土改良剂注入比和渣土改良剂种类，重复步骤S1-1和步骤S1-2得到风化花岗岩土样在不同改良剂作用下在不同渣土改良剂注入比时的液限变化曲线，对比在相同渣土改良剂注入比条件下不同种类渣土改良剂对风化花岗岩土样的液限减小量，选取液限减小量最大的混合土样对应的渣土改良剂为最优的渣土改良剂。

3.如权利要求1所述的风化花岗岩地层土压平衡盾构渣土改良方法，其特征在于，步骤S2-4中还包括在现场基坑施工过程中取风化花岗岩地层土样，干燥后进行筛分，确定粒径大于0.5mm的各组颗粒质量占比a以及粒径大于0.5mm的各组颗粒的吸水率，再计算粒径大于0.5mm的颗粒的总吸水率w_a。

4.如权利要求1所述的风化花岗岩地层土压平衡盾构渣土改良方法，其特征在于，采用烘干法测定S2-1配置的加入最优的渣土改良剂后的各土样的含水率w_s。