非開挖水平定向鉆孔中的泥漿作用機理研究.pdf

1、本文研究了非開挖水平定向鉆孔中的泥漿作用機理。 隨著對城市環(huán)保程度的提高，綠色工程大受青睞，又因為非開挖技術(shù)具有不破壞城市路面、不影響正常交通、噪音小等顯著特點，所以在城市地下管線鋪設(shè)工程中顯得越來越重要。然而，現(xiàn)在城市地下管線日趨復(fù)雜，非開挖水平定向鉆孔在土體中的施工環(huán)境也變得越來越復(fù)雜；在水平定向鉆孔的施工中造成的土體變形極易引發(fā)工程事故，所以對其研究是該類工程中勢不可少的一環(huán)。在水平定向鉆孔中，對鉆進擴孔過程中土體應(yīng)力應(yīng)變

2、的模擬分析，可以研究附近土體的變形和應(yīng)力情況，有利于對地面土體的變形預(yù)測與研究，避免地上與地下構(gòu)筑物的破壞，從而減小施工難度、加快施工進度、降低工程造價及工程事故，提高工程質(zhì)量。此外，土體中水平鉆孔中孔壁穩(wěn)定性也是人們一直關(guān)心的重要問題，嚴重的孔壁失穩(wěn)將引發(fā)周圍環(huán)境的破壞，而孔壁穩(wěn)定性的重要決定因素是孔內(nèi)形成的混合泥漿和工程處的地質(zhì)狀況，本論文著重研究孔內(nèi)混合泥漿的性質(zhì)以及其對壁周圍土體應(yīng)力應(yīng)變場的影響，探討多級擴空過程中孔周圍土體應(yīng)力

3、應(yīng)變以及地表沉降分布和發(fā)展規(guī)律，為水平鉆孔的施工和設(shè)計提供較為可靠的依據(jù)。 通過現(xiàn)場混合泥漿的粘性、失水性和穩(wěn)定性要素試驗，確定了在兩個試驗段中形成的混合泥漿的流體類型；通過泥漿性能的模型試驗測定了傳統(tǒng)泥漿和優(yōu)化泥漿在不同土質(zhì)中的表現(xiàn)情況；通過鉆進過程的數(shù)值計算進行了使用不同種泥漿和不同的開挖方式情況下造成的地表沉降和孔壁穩(wěn)定性的研究。主要結(jié)果有以下幾點： 1、對混合泥漿中固相顆粒的沉降特性進行了試驗研究，發(fā)現(xiàn)其沉降規(guī)律

4、符合Kynch理論。 2、雖然正電膠對粘土層中的泥漿性能并無明顯改善作用，但在粉砂土層或類似的低粘性土層中進行水平定向鉆進時，采用正電膠來改良注入的鉆井液，可以形成良好的正電膠懸浮液，提高孔壁的穩(wěn)定性。 3、根據(jù)靜置試驗得到的結(jié)果，在粘土層中，鉆進結(jié)束后產(chǎn)生的靜置沉降約為鉆進過程中的1/4，這相當(dāng)于現(xiàn)場的工后沉降在總的地表沉降中所占比例，因此，如果能采取一些措施來控制施工完成后的地表沉降，對于減小地表的總沉降量是十分有效