腐植酸泥浆正交试验优化研究

腐植酸泥浆是非开挖钻进砂层、砾石、卵石以及破碎地层时常用的一种护壁浆液。针对常用的腐植酸泥浆的配方,设计了四因素三水平的正交试验,分析了泥浆性能受各组分影响的主次,然后进行配方优化。把NaCl作为一个正交试验因素,分析了NaCl不同加量对泥浆性能的影响。正交优化后的泥浆性能粘度较高,失水量较小,能较好的满足施工的要求。     

中粗砂地层顶管工程泥浆方案研究

在中粗砂地层顶管施工过程中,地表变形过大、顶推力过大是困扰顶管施工多年的技术难题,针对这些问题,提出了适合该地层的顶管泥浆性能指标。通过正交试验验确定了泥浆各组分对泥浆粘度和失水量的影响进而确定了最佳的泥浆配方。最终该配方成功应用于珠海某大型顶管工程中。     

中粗砂地层顶管工程泥浆方案研究

在中粗砂地层顶管施工过程中,地表变形过大、顶推力过大是困扰顶管施工多年的技术难题,针对这些问题,提出了适合该地层的顶管泥浆性能指标。通过正交试验验确定了泥浆各组分对泥浆粘度和失水量的影响进而确定了最佳的泥浆配方。最终该配方成功应用于珠海某大型顶管工程中。     

大直径长距离顶管润滑泥浆方案研究

顶管技术作为一种经济快速的管道铺设技术已广泛应用于地下水道、石油天然气管道、电力和通讯电缆的施工中。在大直径长距离顶管施工过程中,顶进力过大是困扰顶管施工多年的技术难题。顶进力过大对顶管施工机械及相应的设施提出了更高的要求,顶进力已成为限制顶管技术发展的因素。针对这一问题,结合港珠澳大桥拱北隧道曲线顶管管幕实际工程,对顶管润滑减阻泥浆展开了研究。对泥浆中各组分对泥浆性能影响的试验研究表明,随着膨润土质量、PAC质量的增加,泥浆黏度呈现增长的趋势。通过正交试验确定了最优泥浆方案。将泥浆方案应用到实际工程中使单位摩阻力大幅降低,解决了顶进中顶推力过大的问题。     

南阳板厂多金属矿区泥浆技术的合理化应用

南阳板厂多金属矿区地质情况复杂,上部地层裂隙发育而导致井漏普遍发生;中部地层绿帘石及绿泥石水敏性强,易发生垮塌、缩径。确定上部使用低固相植物胶泥浆体系,并通过试验明确了植物胶、腐植酸钾及聚丙烯酸钾的大致加量及其对泥浆性能的影响规律;中下部在植物胶泥浆的基础上转为钙处理泥浆以增强抑制性,适当增加植物胶(CL)和沥青粉(FT)的加量以增强泥浆的胶结能力与封堵能力。上述泥浆方案在板厂矿区ZK1724钻孔中获得了成功应用,为该矿区复杂地层钻进施工创造了有利条件。     

Na-CMC栲胶泥浆在海水侵蚀地层的护壁效果

近年来我队302机在海边某金矿区施工.该区地层复杂,钻进时孔内经常出现坍塌、掉块现象,所用的泥浆又被侵入孔内的海水破坏,失去护壁性能,施工困难.为此我们配制了护壁性能较理想又抗海水侵蚀的Na-CMC栲胶泥浆.具体情况简介如下.     

钻孔灌注桩海水泥浆材料的试验研究

在沿海进行钻孔灌注桩施工时,采用淡水拌制泥浆会受到海水的污染,影响泥浆的性能,况且淡水资源有限,导致成本较高,如能直接采用海水拌制泥浆,可大大降低工程的难度和成本。通过大量室内试验研究,对比分析得出生物黄原胶(XC)可作为海水制备泥浆的增黏剂材料,其制备的泥浆性能指标优于其他增黏剂的效果,且成本较低。     

废泥浆固液分离的正交试验研究

运用正交设计原理,通过具有代表性的试验,研究分析了各因素对泥浆固发离效果的影响,结果表明,影响混凝析主次因素为：混凝剂浓度、加量、搅拌时间。并指出混凝剂选择的方法和应注意的问题,以供工程参考。     

直径3-3.2m工程施工钻探的泥浆应用技术

指明泥浆技术是φ3—3.2m大口径工程施工钻探的关键技术，讨论了在第四系地层中采用低碱性、低处理剂用量的Na-CMC和KP共聚物的聚合物泥浆的选择依据，最后介绍了泥浆性能的控制技术和应用效果。     

应用回归正交设计及微机优选泥浆配方

冲洗液的质量和性能直接影响钻孔的施工。为了保证由几种物质（粘土、水和处理剂）配成的泥浆能满足施工要求,目前都是在选定泥浆组分以后,通过试验来确定各组分的最优用量。试验的安排方法有简单比较法、全面组合法和正交试验法等。随着钻探技术的发展,人们已不满足于对单一泥浆性能指标提出要求,而是要提出一组约束条件(如失水量、粘度、浸泡指数等),希望找到一个满足约束条件的最优配方区域(因为现场很难把配方控制在一个点上)。这样,单纯的正交试验法已不能满足要求了。     

有机泥浆理化特性研究及其工程应用

分析了普通无机泥浆护壁机理,提出了钻孔护壁有机泥浆新概念,并通过室内对比试验研究了桩基钻孔护壁有机泥浆的物理性能与HPAM加入量的相关关系以及HPAM的降解过程,并将有机泥浆应用于成都某卵石地层钻孔灌注桩施工。通过室内试验与实际工程应用,综合分析了不同黏粒含量有机泥浆的优缺点,提出了适用于钻孔护壁的有机泥浆配比,并对有机泥浆的降解和环保做了深入地分析,得出有机泥浆是可降解的结论,为钻孔灌注桩护壁施工提供了新的途径。     

软土地层地下连续墙成槽护壁泥浆研究

含砂性土等软土地层地下连续墙成槽施工,基槽侧壁易扰动坍塌,影响地下连续墙施工质量。降低泥浆失水量、适当提高泥浆粘度和防塌是护壁成槽的关键。结合宁波轨道交通车站基坑地下连续墙成槽施工,采用部分水解聚丙烯酰胺(PHP)、聚丙烯腈钙(CPAN)和硝基腐植酸钾(NKHm)作为添加剂,根据正交试验测定泥浆性能优化配比。研究表明：PHP失水量小,泥皮薄;CPAN和NKHm对降失水量效果明显,粘度适中。将试验结果应用于工程实践,护壁效果好。     

考虑泥浆套不同形态的顶管管壁摩阻力计算公式

大直径、长距离顶管施工常通过注浆形成泥浆套来减小阻力,泥浆套的形态及其完整性对管壁摩阻力大小有决定性作用,现有摩阻力计算公式一般未考虑不同泥浆套形态对摩阻力的影响,计算结果与实际情况相差较大。根据不同施工状况对顶管外壁泥浆套的可能形态进行了分类及成因分析,提出了判断3种常见泥浆套形态的方法。利用半无限弹性体中柱形圆孔扩张理论探讨了注浆压力对泥浆套厚度的影响,结合非线性流体力学计算泥浆与管壁接触产生的摩阻力,最终采用挖掘面稳定假设,针对3种泥浆套形态提出了摩阻力计算公式。采用该方法对工程案例进行计算,计算结果与实测数据对比表明：现有摩阻力计算公式的计算结果过于保守,所提出的计算公式是合理和有效的。     

粉砂地层中浓泥土压盾构泥膜效应引起的孔压变化规律试验研究

为了减小盾构机在粉砂地层中掘进时对地层的扰动及地表沉降的影响,针对粉砂地层渗透性大、内摩擦角高的情况,提出一种新型浓泥土压盾构施工技术,使用自制的土舱渗透试验装置,开展了3组不同泥浆添加量下混合土中泥浆渗透试验,研究混合土及地层中孔压的变化,分析应力的传递规律。基于室内试验结果开展了现场孔压监测试验,研究泥浆的添加对地层中孔压的影响。研究结果表明:泥浆添加量大于25%时,在开挖面表层处中出现泥膜效应;盾构掘进过程中泥浆添加量越大,地层中孔压的变化率越小,当添加量达到8m~3/环时,其孔压变化率仅为25%～45%;浓泥土压盾构泥膜类型只有渗透型泥膜,且渗透成膜前伴随泥浆颗粒损失。该研究结果对浓泥土压盾构在实际工程中的应用以及向砂砾石及砂卵石地层的推广具有重要的意义。     

洗砂泥浆压滤脱水性能及快速检测方法

工程渣土在水洗砂过程中产生的洗砂泥浆存在脱水效果差、不稳定的问题,这与泥浆的脱水性能密切相关。通过模拟现场洗砂工艺获得不同脱水性能的洗砂泥浆,开展了改进滤失试验及模拟压滤试验,研究了洗砂泥浆脱水性能受洗砂工艺的影响规律,获得了一种能够快速表征泥浆脱水性能的指标,用以指导优化渣土洗砂工艺。结果表明：洗砂泥浆脱水性能受洗砂粒径和加水量影响明显,滤失量及渗透系数与脱水性能有较好的相关关系;而30 min滤失量与最终滤失量、最终泥饼含水率呈现较好的相关性,能够较准确地反映泥浆脱水性能;经模拟压滤试验进一步验证,30 min滤失量可以作为洗砂泥浆脱水性能的快速表征指标。基于此提出了一套洗砂泥浆脱水性能的快速检测及工程渣土洗砂工艺优化方法,能够及时为洗砂工艺参数调整提供指导,以获得脱水性能较优的洗砂泥浆,最终使脱水效果得以改善和稳定。     

煤层气钻孔化学堵漏浆液的配制与试验

为解决山西某矿区煤层气钻孔漏失问题,选择合适的堵漏浆液。基于正交试验的设计方法,以低水解聚丙烯酰胺（PHP）、801堵漏剂、水玻璃和植物胶为堵漏材料制成堵漏浆液,测试了堵漏浆液的相对密度、失水量、塑性黏度、表观黏度、和动切力等指标,并采用极差法与方差法分析了各材料（因素）的显著性。研究表明：塑性黏度、表观黏度受PHP的影响最大,水玻璃对失水量影响最大,801堵漏剂对动切力影响最大。以较大的黏度和动切力及较低的失水量为评价依据,确定了堵漏浆液的最优配方。建立了最优配方堵漏浆液的流变方程,模拟试验测定堵漏浆液的堵漏性能,并通过4个煤层气钻孔工程实践验证了堵漏浆液的堵漏功效。     

无水砂层中矩形顶管施工用触变泥浆配比优化及减阻性能试验

顶管施工中,触变泥浆起到润滑减阻和支撑地层的作用,是保证顶管施工安全快速进行的重要材料,其减阻性能的优劣是影响顶管施工的重要因素。本文以北京城市副中心通州区潞城镇综合管廊工程为依托,以膨润土、羧甲基纤维素钠(CMC)和纯碱为触变泥浆原材料,进行不同材料配比的正交试验,优选出了触变泥浆的最优配比;开展缩尺的模型试验,探究了触变泥浆的减阻效果。此外,通过扫描电镜显微观察,研究了触变泥浆的微观结构和减阻机理。研究表明:触变泥浆原材料含量对泥浆的性能有很大的影响,10%膨润土、0.2% CMC、0.5%纯碱和89.3%水是泥浆原材料的最优配比,该配比下的泥浆流动性和触变性较好,失水量较小,形成的“滤饼”较为致密,综合性能最优,且该配比下的触变泥浆可以使试块和砂土之间的摩阻系数降低40%,减阻效果显著;触变泥浆呈薄片层状结构,其主要矿物成分蒙脱石具备晶格取代、阳离子交换等微观特性,使得触变泥浆宏观上表现出触变性进而发挥减阻作用,最终以泥浆套的形式充分隔离管道和周围的土体,从而实现减阻功能。     

CaO添加顺序对废弃泥浆絮凝效果的影响

针对温州某钻孔灌注桩废弃泥浆进行了沉降柱试验和颗粒分析实验,研究有机絮凝剂APAM以及无机絮凝剂CaO对泥浆沉降性能和颗粒粒径的影响,着重探究了无机絮凝剂CaO的不同添加顺序对有机絮凝剂APAM絮凝效果的影响。结果表明：在较少APAM添加量(10 mL)下后添加CaO能增大泥浆的初始沉降量;先添加CaO再添加APAM,不利于APAM絮凝作用的发挥;后添加CaO的情况下,CaO对于最终的絮体粒径的影响主要取决于絮体本身的强度及搅拌强度。     

桩基成孔施工中防塌泥浆性能试验分析

塌孔、缩径是桩基成孔施工中经常出现的问题,成孔的质量直接影响钻孔灌注桩桩体的质量。目前的成孔施工中除了下套管之外最有效的护壁方法就是采用防塌泥浆护壁。通过对各种组分泥浆试验性能参数的比较与分析,优选出防塌泥浆最佳配方,从而提高钻孔灌注桩成孔施工中孔壁的稳定性。     

铀矿绿色勘查泥浆随钻处理装备研究

随着环境保护和泥浆性能维护在地质勘查中越来越重要,铀矿钻探施工中对泥浆的净化处理提出了更高的要求。针对铀矿钻探单孔施工周期短、设备搬迁频繁和泥浆处理量小的特点,分别提出了一套适合砂岩型和硬岩型铀矿勘查的泥浆随钻处理工艺,并分别研制了2套小体积、模块化和智能化的砂岩型和硬岩型铀矿绿色勘查泥浆随钻处理装备。通过现场试验论证,本装备在铀矿钻探施工中取得了良好的环保效益和经济效益,实现了一次配浆多孔使用和泥浆零排放的目标,节约材料的同时提高了施工效率,从根本上解决了钻探施工中泥浆排放污染环境的难题。经过该设备处理后的泥浆,有害固相大幅度减少,泥浆密度降低,流变性提高,保持了较好的泥浆性能,降低了埋钻、卡钻等孔内事故的发生几率,保证了孔内安全,提高了钻孔质量。设备模块化组装,搬迁运输方便,适用于各种地形和交通条件,可在铀矿钻探施工中推广应用。