盾构渣土资源化处理工艺及成套系统装备研究

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为解决当前盾构渣土资源化装备庞大、操作复杂、对不同类型渣土及狭小场地适应性差等问题,以深圳地铁14号线六约北站盾构隧道工程为背景,研究盾构渣土资源化处理工艺以及智能化、集成化、模块化的振动筛分、絮凝、压滤、管路和中央集中控制平台等成套系统装备,并在六约北站盾构渣土资源化处理工程中得到了成功应用.结果表明:六约北站采用新装备和新工艺后,设备占地面积仅470 m2,最大处理能力达到1400 m3/d,仅需4人即可维持整个装备系统的有效运行;设备系统对不同地层渣土的适应性大幅提高,筛孔淤堵得到解决;所生产的粗骨料、细骨料含泥量和含水率大幅降低.由此可见,盾构渣土资源化处理系统的智能化、集成化、模块化提升是装备升级的发展方向,最终形成智能化、集装箱化成套装备,从而满足不同场地及周边环境的运行需求.
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选用载重量为6t、车架形式为边梁式车架的载货汽车作为研究对象,通过建模软件建立车架实体模型,利用有限元软件对车架进行强度分析.分析表明该车架结构强度远大于承载强度,有较大的轻量化空间.对车架进行结构优化设计,重新建立三维模型并进行有限元分析,优化后的车架在保证强度要求的前提下重量减轻了8.4%,满载弯曲工况下的最大应力由207.3 MPa减小为177.86 MPa,实现了轻量化目标.
为解决饱和承压水砂层定向诱导注浆问题,提出排水诱导驱替注浆技术.基于达西定律和质量守恒定律,推导排水诱导驱替注浆下渗流压力梯度空间分布方程,得到排水诱导驱替注浆下渗流压力梯度空间分布规律,并结合饱和砂土定向诱导注浆试验对推导公式进行验证.研究结果表明:1)由于注浆压力与排水压力同时作用于渗流场,渗流压力梯度空间分布曲线呈现先递减后递增的规律.渗流压力梯度空间分布曲线最低点大于启动梯度时,可实现定向诱导渗透注浆.2)推导的理论公式在一定程度上能够反映排水诱导驱替注浆下渗流压力梯度空间分布规律,理论公式计算结
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为探究酸性溶液作用下砂岩损伤时效特征,以高黎贡山隧道岩溶段砂岩为试验研究对象,借助扫描电镜和XRD衍射试验分析酸性溶液对砂岩宏观形貌、缺陷形态、孔隙结构、矿物组成成分以及孔隙率的改造作用,在不同浸泡时间节点对不同溶液中砂岩试件的质量、尺寸及三轴抗压强度等进行测量.试验结果表明:1)溶液pH越低,同一时间节点内试件的孔隙率、质量和尺寸相对变化越大,且在各溶液中初期变化速率达到最快,后期均呈平稳趋势;2)在围压20 MPa条件下,与pH=7的溶液中49 d的岩样相比,pH=1的溶液中试件的三轴峰值抗压强度累计
针对泥水盾构长距离穿越粉质黏土地层时产生的大量高黏粒含量泥浆难以快速脱水的问题,开展PAM类有机絮凝剂与泥浆混合后的絮凝沉降试验,研究泥浆中颗粒沉降速率的变化,通过颗粒粒径、上清液浊度和Zeta电位等性质变化分析絮凝沉降效果的差异,并通过比阻试验评价其脱水性能.结果表明:1)阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)添加量为0.12%~0.15%、阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)添加量为0.06%~0.09%时絮凝沉降效果较好,可在2 h之内降低泥浆约10%的水分;2)非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)无法有效降低泥浆含水
针对砂卵石地层中卵石含量高、粒径大、强度高等特点导致土压平衡盾构掘进施工故障多、渣土改良难度大问题,首先,将砂卵石粒径分为≤2 mm细粒和>2 mm卵砾石粗粒2部分,建立砂卵石渣土中细粒填充并包裹粗料形成的孔隙的二相体物理模型,推导细粒填充包裹粗粒孔隙的临界细粒质量分数;其次,根据该细粒临界质量分数和室内砂卵石渣土改良试验,将砂卵石渣土分为改良容易型、改良较困难型、改良困难型3类,并分别建议相应的渣土改良措施:稳定性泡沫剂单掺方式、膨润土泥浆+泡沫剂复合掺入方式、泡沫+膨润土泥浆+聚合物复合掺入方式;最后
为解决土压平衡盾构掘进过程中存在的操控手检测渣土流塑性费时费力、受主观状态影响较大的问题,提出一种渣土流塑性自动检测方法.首先通过裁剪、恢复、增强等技术对实时监控视频图像进行预处理,构建改良渣土样本数据集,然后建立CSD(conditioned soil detection)网络模型,识别、分类监控视频中渣土流塑性,实现改良渣土流塑性的自动识别.基于实际案例,提出的改进Faster R-CNN网络方法,该方法检测3类改良渣土的平均正确率达91.55%,平均精确率达86.83%,平均召回率达87.42%,检
为研究分散剂溶液浸泡的泥饼处理方法的有效性以及刀盘泥饼的崩解特性,取深圳市轨道交通13号线留白区间软岩段破除下的原状泥饼制成尺寸不同的若干试样,利用自行改进的崩解仪,对不同试验条件下的泥饼试样进行室内崩解试验,分析分散剂溶液、溶液体积分数、泥饼尺寸、初始含水率、干湿循环等因素对泥饼崩解特性的影响规律.试验结果表明:1)泥饼崩解现象主要经历崩解开始—崩解发展—崩解稳定3个阶段;2)分散剂溶液对刀盘泥饼的作用影响存在适应性差异,且与溶液体积分数相关,崩解促进作用对应的溶液体积分数存在阈值;3)泥饼形成规模与其
在强风化混合花岗岩地层中掘进时,盾构会遇到刀盘结泥饼、喷涌、掌子面失稳等问题.为解决该问题,需要对地层进行渣土改良.依托深圳地铁13号线留仙洞站—白芒站盾构区间项目,针对强风化混合花岗岩地层,通过自主研发的土壤-界面黏附力测试仪,研究含水率优化、注入分散剂、注入泡沫剂3种改良方法对强风化混合花岗岩地层的改良效果.研究结果表明:1)含水率优化能有效降低渣土的法向、切向黏附力,而分散剂和泡沫剂只对渣土的切向黏附力有改良作用,对渣土的法向黏附力反而有增大作用,且分散剂的增大幅度较泡沫剂大.2)泡沫剂渣土改良方案
地下空间作为重要的国土空间资源,建立国土空间规划体系下的地下空间专项规划体系,完善地下空间规划管控方法,是保障地下空间资源可持续利用的重要前提.为解决地下空间规划管控力度不足、管控要求缺位等问题,北京城市副中心以国土空间规划精准传导为依据,以多层级地下空间规划编制为基础,探索构建了分区层面全域、全覆盖的地下空间规划管控体系;并从生态安全管控、功能设施统筹管控、重点分区管控、用地开发管控等方面,展开精细化、定量化研究,探索性地明确了地下空间三维管控红线、功能设施统筹管控指标、重点分区管控要求、不同功能用地的