通過重擊實驗來評價特定土壤條件下土壓平衡式盾構機的開挖隧道能力
DANIELE PEILA CLAUDIO OGGERI LUCA BORIO
關鍵詞：隧道，土壤力學，實驗測試，隧道掘進機，土壤條件
摘要
為了使土壓平衡式盾構機適用于各種土壤條件，挖出的土壤必須加入添加劑，使其變?yōu)楹隣?，改善其力學性能。有時晶粒的分布也會隨著細小材料的使用而改變。給定土壤的性能應該通過能描述其大多數(shù)性能的試驗來評價，但這個領域的研究很少。在挖掘過程中，調節(jié)劑的選擇和控制是一個不斷嘗試和失敗的過程。不論在實驗室還是工地，給定材料的重擊試驗都是一種快速和廉價檢驗其性能的方法。我們將介紹和討論不同條件非粘性土壤重擊試驗的結果。此外，我們還將研究水分含量和泡沫多少的影響。土壓平衡式給定土壤的這類試驗的可行性也將進行評估。
引言
全面土壓平衡盾構機已經廣泛應用于城市，并且是目前最常用的土壤隧道機械化設備。土壓平衡式盾構機是通過旋轉銑輪或者刀盤或者兩者結合的刀具進行挖掘（圖1）。頭部的開挖的土壤直接進入刀盤后面的散裝室（也叫“填土倉”），土壤在這里混合調節(jié)劑從而變得可塑，柔軟和黏稠。散裝室土壤的壓力是通過移動推力和材料容積率的變化來維持。散裝室土壤壓力穩(wěn)定作用在隧道表面來抵消地下水和土壤壓力（Maidl等，1995； Anagnostou and Kovari，1996; and Guglielmetti等， 2007）。給定土壤然后從散裝室被螺旋運輸機運走。螺旋運輸機里的土壤形成一個不透水層，可以保證散裝室沒有壓力損失和防止水分的進入（Yoshikawa，1996）。螺旋運輸機運輸后，挖掘出來的土壤被卸載到運輸帶上，通常通過運輸車運到隧道外。
通過將土壤混合成塑性，柔軟，不透水的糊狀來正確控制隧道表面土壤的運動，在表面施加穩(wěn)定的壓力，控制水的流動，減少工具的損耗，包括刀盤，螺旋運輸機，和使運輸過程污泥的處理更加容易。調節(jié)劑會影響糊狀物的屬性以及開挖過程中土壤的性能。因此，決定調節(jié)劑的最佳用量是土壓式平衡技術的關鍵問題。
目前實驗室很少做調節(jié)劑的試驗，調節(jié)劑的設計也經常按照工人的經驗，或者直接通過工地上隧道第一段的不斷嘗試和失敗來決定。但是，就水分含量和添加劑