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超长管道顶管用润滑减阻护壁泥浆系统的研究

作　者: 纪鹏
导　师: 隆威
学　校: 中南大学
专　业: 地质工程
关键词: 润滑减阻无固相浆液触变泥浆顶管流变性
分类号: P634.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

顶管工法是在地面下采用非开挖技术铺设管道的一种施工方法,国内的顶管工法应用越来越广泛,而且长距离、大口径顶管的应用也越来越多。而注浆减摩是减小顶管阻力,增大一次顶进距离的重要措施,尤其是在超长距离顶管中,它更是顶管成功与否的关键环节。顶管顶进时,通过工具管及管节上预留的注浆孔,向管道外壁压入一定量的减阻浆液,管道外围形成一个泥浆套,减小管节外壁和土层间的摩阻力,从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏,直接关系到减阻的效果,如果注入的浆液能在管子外周形成一个比较完整的浆套,则其减摩效果将比较满意,但常规的注浆法容易造成跑浆和注浆不均的情况,在超长距离顶管中会造成顶力增长过快,严重的会使顶力过大造成管道破坏。因此超长距离顶管对注浆材料和注浆工艺都提出了新的要求。本文以大量的顶管施工技术和润滑减阻护壁泥浆资料分析为基础,结合当前国内外先进技术,综合考虑顶管施工工程特点及工程施工经验,研发出科学适用的复杂地层超长管道顶管用润滑减阻护壁浆液及注浆工艺,解决超长管道复杂地层顶管技术难题。以此为基础,研制出一套达到国际先进水平的润滑减阻护壁泥浆系统,以解决砂卵石层等复杂地层顶管施工时地层垮塌埋管、顶管阻力急剧增加导致顶管失败等问题,以广泛应用于各类顶管工程。膨润土-聚合物浆液是以优质膨润土浆液为基浆,以聚丙烯酰胺等为处理剂,通过室内试验,配制出具有紊流减阻和润滑护壁综合性能的泥浆。可解决泥浆长距离输送紊流减阻、管道润滑减阻、复杂地层护壁等问题,从而减小泵压损失、顶管阻力,防止地层坍塌,以保证顶管工程施工顺利进行,能满足复杂地层超长管道顶管施工技术要求。无固相浆液是以植物胶浆液为基浆,以高分子聚合物为处理剂,通过室内试验,配制出顶管用润滑减阻护壁型浆液,其综合性能达到或超过膨润土-聚合物润滑减阻护壁型浆液。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究的目的意义  9
  1.2 国内外顶管泥浆技术水平及发展趋势  9-11
  1.3 研究的主要内容和创新点  11
  1.4 研究技术路线  11-13
第二章润滑减阻护壁泥浆系统理论基础  13-37
  2.1 润滑减阻护壁泥浆的流变模型  13-17
    2.1.1 基本流型及其分析  13-16
    2.1.2 润滑减阻护壁泥浆的流变模型选择  16-17
  2.2 润滑减阻护壁泥浆作用机理  17-20
    2.2.1 泥浆与管道以及土体之间的相互作用  17-19
    2.2.2 浆液在土体中的渗透  19-20
  2.3 膨润土-聚合物泥浆体系  20-28
    2.3.1 膨润土的物理化学性质  20-25
    2.3.2 高分子聚合物物理化学性质  25-27
    2.3.3 聚合物在泥浆中的作用  27-28
  2.4 无固相浆液  28-33
    2.4.1 植物胶的物理化学性质  28-32
    2.4.2 聚合物在植物胶浆液中的作用  32-33
  2.5 润滑减阻护壁泥浆综合性能  33-36
    2.5.1 润滑减阻护壁泥浆长距离输送紊流减阻性能  33-34
    2.5.2 润滑减阻护壁泥浆润滑减阻性能  34
    2.5.3 润滑减阻护壁泥浆护壁性能  34-36
  2.6 本章小结  36-37
第三章润滑减阻护壁泥浆试验研究  37-66
  3.1 润滑减阻护壁泥浆试验材料的优选  37-41
    3.1.1 优质膨润土的选取  37
    3.1.2 聚合物的选取  37-38
    3.1.3 植物胶的选取  38
    3.1.4 外加剂的选取  38-41
  3.2 润滑减阻护壁泥浆的流变性测定及影响因素  41-46
    3.2.1 润滑减阻护壁泥浆的流变参数的测定  41-43
    3.2.2 润滑减阻护壁泥浆的流变性影响因素  43-46
  3.3 润滑减阻护壁泥浆的失水和造壁性及其测定  46-52
    3.3.1 润滑减阻护壁泥浆的失水和造壁性参数测定  46-48
    3.3.2 润滑减阻护壁泥浆的失水和造壁性影响因素  48-52
  3.4 润滑减阻护壁泥浆润滑性性及其测定  52-55
    3.4.1 润滑减阻护壁泥浆的润滑性参数测定  52-54
    3.4.2 润滑减阻护壁泥浆的润滑性影响因素  54-55
  3.5 润滑减阻护壁泥浆的其他性能及其测定  55-59
    3.5.1 泥浆的相对密度  55-56
    3.5.2 泥浆的含砂量  56-57
    3.5.3 泥浆的酸碱值(pH值)  57-58
    3.5.4 泥浆的胶体率、稳定性  58-59
  3.6 润滑减阻护壁泥浆配比优化正交试验  59-65
    3.6.1 膨润土-聚合物泥浆正交试验  59-63
    3.6.2 无固相浆液正交试验  63-65
  3.7 本章小结  65-66
第四章润滑减阻护壁泥浆施工工艺探讨  66-73
  4.1 顶管泥浆现有施工工艺比较  66-70
  4.2 润滑减阻护壁泥浆施工工艺浅析  70-72
    4.2.1 浆液的配制工艺  70-71
    4.2.2 润滑减阻护壁浆液的施工工艺  71-72
  4.3 本章小结  72-73
第五章结论与展望  73-75
  5.1 结论  73
  5.2 展望  73-75
主要参考文献  75-79
致谢  79-80
攻读学位期间主要的研究成果  80

超长管道顶管用润滑减阻护壁泥浆系统的研究

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