CN112851225A - 一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种渣土资源化利用处理方法，特别是一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，属于岩土工程及隧道工程技术领域，S1：收集渣土，所述渣土为粉质粘土渣土；S2：评价污染，S3：实验室制备浆液，将粉质粘土渣土作为浆液基本材料，加入至同步注浆浆液中，用以替换同步注浆中的膨润土组分，开展均匀实验，S4：模拟浆液扩散，S5：利用神经网络建立浆液固化后地层变形预测模型，S6：对S3中得到的浆液及结石体性能、污染程度和S5中得到的地表沉降进行回归分析，确定同步注浆浆液基体材料和外加剂最优配比，本发明，通过浆液固化，可处理因渣土改良和浆液改良所加入外加剂引起的重金属、无机盐等污染，使处理后的浆液满足污染控制要求。

Description

一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法
技术领域
本发明是一种渣土资源化利用处理方法，特别是一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，属于岩土工程及隧道工程技术领域。
背景技术
由于施工速度快、对周围环境影响小、自动化程度高，土压平衡盾构愈加广泛地应用于城市地铁区间隧道施工。盾构施工过程中地表沉降控制是尤为重要的。同步注浆是控制地表沉降的关键施工步骤，但同步注浆浆液用量大，成本高，且膨润土、早强剂、减水剂、有机物等外加剂会大大提高浆液成本。
(1)盾构施工过程中出渣量大，将这些渣土作为同步注浆组分，既可以减少渣土外运成本，也可以降低浆液自身成本。
(2)对于粉质粘土地层，盾构掘进易在刀盘上结成泥饼。目前国内外学者主要通过添加泡沫、发泡剂等无机盐或有机物改良渣土，改善刀盘结泥饼的现象，但改良剂易对盾构排出的渣土和周边地层造成重金属及有机物等污染。此外，为提高盾尾同步注浆浆液性能，经常加入羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素等有机物，亦会引起重金属及有机物污染。
(3)在盾构掘进过程中，地表发生塌陷主要是由开挖面失稳造成的，而开挖面失稳除了受到掘进参数选取和工程地质条件的影响外，还受到土舱内渣土状态的影响。在复杂地层条件下，盾构机刀盘切削下来的渣土一般流动性差，止水性弱，传递压力的能力低。在粘土地层，盾构机刀盘和螺旋输送机容易出现结泥饼的不利情况，导致盾构机掘进效率降低，能耗增加；在富水砂土地层，螺旋输送机容易出现喷涌，造成土舱压力急剧减小、开挖面失稳等。
(4)对于不同的情况，不同种类的重金属评价方法，测试的准确度不同，重金属评价方法对结果的差异，可能导致后续处理，会出现偏差处理，导致工程质量会下降，使得整个工程的成本增加。
因此，在盾构隧道同步注浆领域，急需一种方法在保证浆液性能的同时减少材料成本、固化污染物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：
一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，包括以下步骤：
步骤S1：收集渣土，所述渣土为粉质粘土渣土；对土压盾构所得渣土勘察取样；
步骤S2：评价污染，确定重金属、无机盐污染状况和污染程度；
步骤S3：实验室制备浆液，将粉质粘土渣土作为浆液基本材料，加入至同步注浆浆液中，用以替换同步注浆中的膨润土组分，开展均匀实验，测量不同配比的浆液和结石体性能，测定污染程度，挖掘不同配比条件对浆液和结石体性能及污染状况的影响；
步骤S4：模拟浆液扩散，研究浆液扩散程度和对周边土体加固作用，初步预测地表沉降，将预测的地表沉降和对应的施工参数作为构建神经网络的训练样本；
步骤S5：利用神经网络建立浆液固化后地层变形预测模型，预测不同配比粉质粘土渣土浆液同步注浆效果下的地表沉降；
步骤S6：对步骤S3中得到的浆液及结石体性能、污染程度和步骤S5中得到的地表沉降进行回归分析，建立多目标规划模型，确定同步注浆浆液基体材料和外加剂最优配比。
进一步的，所述步骤S3中实验室制备浆液包括基体材料和溶剂；所述基体材料包括水泥、粉煤灰、河砂和粉质粘土，所述溶剂为水，所述步骤S3中的配比包括水灰比、粉灰比、胶砂比和粘水比。
进一步的，所述步骤S3中测定的浆液和结石体性能包括浆液的流动度、稠度、泌水率、初凝时间和结石体的体积收缩率、7天及28天单轴抗压强度，以步骤S4中初步预测地表沉降得到的初步地表沉降预测值为训练样本，利用神经网络建立浆液固化后变形预测模型，。
进一步的，所述步骤S2中的重金属评价方法包括有若干种单因子指数法和若干种综合评价法，所有重金属或无机盐污染评价方法分别记录为T1、T2、T3、...、Tn，将所有重金属或无机盐污染评价方法得出的各个采样点评价等级分别进行平均，得出研究区域评价等级平均值mi，求出各综合评价法与除自身以外的其他方法的平均差值，按照评价等级接近的原则，选出较优的土壤重金属和无机盐污染评价方法，
其中T1与T2、T3、...、Tn平均差值为：
Figure BDA0002994584630000031
其中Tn与T1、T2、T3、...、Tn-1平均差值为：
Figure BDA0002994584630000032
式(1)、(2)中的n为正整数；
将
Figure BDA0002994584630000033
进行比较，若
Figure BDA0002994584630000034
最小，则Tn对应的重金属和无机盐污染评价方法最优。
进一步的，所述步骤S6中的回归分析使用Spss软件，利用回归分析，拟合浆液的流动度、稠度、泌水率、初凝时间以及结石体的体积收缩率、7天及28天单轴抗压强度，同时拟合在不同水灰比、粉灰比、胶砂比、粘水比条件下的地表沉降和污染指标变化公式，所述步骤S6中利用Matlab软件建立基于浆液和结石体性能，地表沉降和污染指标的多目标规划模型，以浆液和结石体性能、污染指标、地表沉降为限制条件，依据回归分析所拟合公式进行配比寻优，找到最优配比。
进一步的，所述最优配比包括最佳性能配比和最低成本配比，最佳性能配比即满足基本条件下追求最大结石体28天强度；最低成本配比即满足基本条件下追求材料用量最省、成本最低；所述的基本条件包括：浆液的流动度大于240mm，稠度9～15cm，泌水率为5％，初凝时间420～900分钟，体积收缩率小于8％，7天单轴抗压强度大于0.5MPa，28天单轴抗压强度大于2.0Mpa；地表沉降小于施工预警值；污染指标潜在生态危害指数RI满足国家污染土处理标准。
进一步的，所述步骤S1中收集渣土时，渣土与土压盾构的接触面的法向刚度和切向刚度的计算公式如下：
Figure BDA0002994584630000041
式中：kn和ks分别为接触面的法向刚度和切向刚度；K为接触双方较弱一方的模量；G为接触上方较弱一方的剪切模量；Δzmin为接触面法向方向上连接区域上最小尺寸。
进一步的，所述步骤S4中利用COMSOL Multiphysics有限元软件模拟浆液扩散。
进一步的，所述步骤S3中的泥浆浓度的计算公式：
D＝α(30-p0.074)α+(40-p0.25)·β+(60-p2.0)γ···(4)
式中：D为泥浆强度；p0.074为粒径小于0.074mm的颗粒百分比；p0.25为粒径小于0.25mm，p2.0为粒径小于2.0mm，的颗粒百分比；α＝2.0，β＝0.5；γ＝0.2。
进一步的，所述步骤S3中加入改良剂的添加率公式如下：
Figure BDA0002994584630000051
式中V1为改良剂体积，V2为渣土体积。
本发明通过改进在此提供一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一：本发明，通过浆液固化，可处理因渣土改良和浆液改良所加入外加剂引起的重金属、无机盐等污染，使处理后的浆液满足污染控制要求；
其二：本发明，利用Spss可拟合浆液性能、污染程度和地表沉降在不同浆液配比条件下变化趋势，挖掘不同配比对浆液性能的影响；
其三：本发明，通过有限元数值模拟可模拟浆液扩散，研究浆液扩散机理和对周边土体加固作用，初步预测地表沉降，为建立神经网络非线性模型提供训练数据；
其四：本发明，采用神经网络预测地表沉降，并可基于地表沉降控制指标，给出满足要求的浆液性能，进而获得较优的浆液配比。此方法可提前预判已有施工参数下引起的地表沉降，并可在有地表沉降控制要求的情况下，给出合适的浆液配比，保证盾构掘进安全；
其五：本发明，基于回归分析所拟合的浆液性能、污染程度和地表沉降在不同配比下变化公式，建立多目标规划模型，优化浆液配比，寻求最佳性能配比可提高浆液性能，最低成本配比可减少浆液配比。
其六：本发明通过实验测出不同的改良剂添加率对渣土抗剪强度的影响，对于不同配比的渣土，保证渣土抗剪强度的同时，改良剂添加率最小，减小改良剂对盾构排出的渣土和周边地层造成重金属及有机物等污染。
其七：本发明的步骤S2从若个种重金属和无机盐污染评价方法中选取最优的土壤重金属和无机盐污染评价方法，提高对渣土确定重金属、无机盐污染状况和污染程度的准确率，避免后续工程出现偏差处理，导致工程质量会下降，使得整个工程的成本增加。
其八：本发明步骤S1通过公式(3)测出对土压盾构与渣土接触的法向刚度和切向刚度，保证对土压盾构和渣土之间能产生滑动。保证盾构在粉质粘土地层掘进时减少盾构机刀盘和螺旋输送机出现结泥饼的不利情况，提高盾构机掘进效率，降低能耗；
其九：本发明对膨润土泥浆的浓度进行计算，保证泥浆浓度达到要求，达到保证泥浆浓度不会过大导致难以运送至土仓和刀盘前方的问题，泥浆浓度不会过小，难以有效填充渣土间的孔隙的情况，合理利用泥浆浓度，降低施工难度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明的流程框图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，如图1-图所示，包括以下步骤：
步骤S1：收集渣土，所述渣土为粉质粘土渣土；对土压盾构所得渣土勘察取样；
一般情况下，对于粉质粘土地层，对土压盾构掘进易在刀盘上结成泥饼，收集渣土，并检测不同粒径的成分占比。
步骤S2：评价污染，确定重金属、无机盐污染状况和污染程度；
能够对渣土污染程度具有清晰的认知，从而进行针对性的措施。
步骤S3：实验室制备浆液，将粉质粘土渣土作为浆液基本材料，加入至同步注浆浆液中，用以替换同步注浆中的膨润土组分，开展均匀实验，测量不同配比的浆液和结石体性能，测定污染程度，挖掘不同配比条件对浆液和结石体性能及污染状况的影响；
实验室制备浆液包括基体材料和溶剂；所述基体材料包括水泥、粉煤灰、河砂和粉质粘土，所述溶剂为水，通过各个参数的变化，对比出制备浆液的特性区别。
所述国家污染土处理标准为《土地环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(GB36600-2018)和《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB15618-2018)。
步骤S4：模拟浆液扩散，研究浆液扩散程度和对周边土体加固作用；
实现浆液扩散路径及范围的可视化效果,为直观研究注浆浆液扩散影响因素和规律提供保障。
步骤S5：利用神经网络建立浆液固化后地层变形预测模型，预测不同配比粉质粘土渣土浆液同步注浆效果下的地表沉降；
利用神经网络建立浆液固化后变形预测模型，预测不同配比粉质粘土渣土浆液同步注浆效果下的地表沉降。具体为：以步骤S4中初步预测地表沉降得到的初步地表沉降预测值为训练样本，利用神经网络建立浆液固化后变形预测模型。
步骤S6：对步骤S3中得到的浆液及结石体性能、污染程度和步骤S5中得到的地表沉降进行回归分析，建立多目标规划模型，确定同步注浆浆液基体材料和外加剂最优配比。
可提前预判已有施工参数下引起的地表沉降，并可在有地表沉降控制要求的情况下，给出合适的浆液配比，保证盾构掘进安全；
所述步骤S3中实验室制备浆液包括基体材料和溶剂；所述基体材料包括水泥、粉煤灰、河砂和粉质粘土，所述溶剂为水，所述步骤S3中的配比包括水灰比、粉灰比、胶砂比和粘水比，通过各个参数的变化，对比出制备浆液的特性区别；
所述步骤S3中测定的浆液和结石体性能包括浆液的流动度、稠度、泌水率、初凝时间和结石体的体积收缩率、7天及28天单轴抗压强度，以步骤S5中初步预测地表沉降得到的初步地表沉降预测值为训练样本，利用神经网络建立浆液固化后变形预测模型，模拟预测不同配比浆液同步注浆加固效果下的地表沉降。
采用神经网络预测地表沉降，并可基于地表沉降控制指标，给出满足要求的浆液性能，进而获得较优的浆液配比。此方法可提前预判已有施工参数下引起的地表沉降，并可在有地表沉降控制要求的情况下，给出合适的浆液配比，保证盾构掘进安全；
所述步骤S2中的重金属或无机盐污染评价方法包括有若干种单因子指数法和若干种综合评价法，所有重金属或无机盐污染评价方法分别记录为T1、T2、T3、...、Tn，将所有重金属或无机盐污染评价方法得出的各个采样点评价等级分别进行平均，得出研究区域评价等级平均值mi，求出各综合评价法与除自身以外的其他方法的平均差值，按照评价等级接近的原则，选出较优的土壤重金属和无机盐污染评价方法；
其中T1与T2、T3、...、Tn平均差值为：
Figure BDA0002994584630000081
其中Tn与T1、T2、T3、...、Tn-1平均差值为：
Figure BDA0002994584630000082
式(1)、(2)中的n为正整数；
将
Figure BDA0002994584630000083
进行比较，若
Figure BDA0002994584630000084
最小，则Tn对应的重金属和无机盐评价方法最优。
所有重金属或无机盐污染评价方法分别为4种单因子指数法(单项污染指数法、潜在生态危害指数法、富集因子法、地累积指数法)和5种综合评价法(潜在生态危害指数法、内梅罗指数法、灰色聚类法、物元分析法、模糊数学法)。
若干种重金属或无机盐污染评价方法中选取最优的土壤重金属或无机盐污染污染评价方法，提高对渣土确定重金属、无机盐污染状况和污染程度的准确率，避免后续工程出现偏差处理，导致工程质量会下降，使得整个工程的成本增加。
所述步骤S6中的回归分析使用Spss软件，利用回归分析，拟合浆液的流动度、稠度、泌水率、初凝时间以及结石体的体积收缩率、7天及28天单轴抗压强度，同时拟合在不同水灰比、粉灰比、胶砂比、粘水比条件下的地表沉降和污染指标变化公式，所述步骤S6中利用Matlab软件建立基于浆液和结石体性能，地表沉降和污染指标的多目标规划模型，以浆液和结石体性能、污染指标、地表沉降为限制条件，依据回归分析所拟合公式进行配比寻优，找到最优配比。
利用Spss可拟合浆液性能、污染程度和地表沉降在不同浆液配比条件下变化趋势，挖掘不同配比对浆液性能的影响；
所述最优配比包括最佳性能配比和最低成本配比，最佳性能配比即满足基本条件下追求最大结石体28天强度；最低成本配比即满足基本条件下追求材料用量最省、成本最低；所述的基本条件包括：浆液的流动度大于240mm，稠度9～15cm，泌水率为5％，初凝时间420～900分钟，体积收缩率小于8％，7天单轴抗压强度大于0.5MPa，28天单轴抗压强度大于2.0Mpa；地表沉降小于施工预警值；污染指标潜在生态危害指数RI满足国家污染土处理标准。
基于回归分析所拟合的浆液性能、污染程度和地表沉降在不同配比下变化公式，建立多目标规划模型，优化浆液配比，寻求最佳性能配比可提高浆液性能，最低成本配比可减少浆液配比。
所述步骤S1中收集渣土时，渣土与土压盾构的接触面的法向刚度和切向刚度的计算公式如下：
Figure BDA0002994584630000101
式中：kn和ks分别为接触面的法向刚度和切向刚度；K为接触双方较弱一方的模量；G为接触上方较弱一方的剪切模量；Δzmin为接触面法向方向上连接区域上最小尺寸。
通过公式(3)测出对土压盾构与渣土接触的法向刚度和切向刚度，保证土压盾构和渣土之间能产生滑动，保证盾构在粉质粘土地层掘进时减少盾构机刀盘和螺旋输送机出现结泥饼的不利情况，提高盾构机掘进效率，降低能耗；
所述步骤S4中利用COMSOL Multiphysics有限元软件模拟浆液扩散。
通过有限元数值模拟可模拟浆液扩散，研究浆液扩散机理和对周边土体加固作用，初步预测地表沉降，为建立神经网络非线性模型提供训练数据；
所述步骤S3中的泥浆浓度的计算公式：
D＝α(30-p0.074)α+(40-p0.25)·β+(60-p2.0)γ···(4)
式中：D为泥浆强度；p0.074为粒径小于0.074mm的颗粒百分比；p0.25为粒径小于0.25mm，p2.0为粒径小于2.0mm，的颗粒百分比；α＝2.0，β＝0.5；γ＝0.2。
对膨润土泥浆的浓度进行计算，保证泥浆浓度达到要求，达到保证泥浆浓度不会过大导致难以运送至土仓和刀盘前方的问题，泥浆浓度不会过小，难以有效填充渣土间的孔隙的情况，合理利用泥浆浓度，降低施工难度。
所述步骤S3中加入改良剂的添加率公式如下：
Figure BDA0002994584630000102
式中V1为改良剂体积，V2为渣土体积。
本发明通过实验测出不同的改良剂添加率对渣土的渣土抗剪强度的影响，对于不同配比的渣土，保证渣土抗剪强度的同时，改良剂添加率最小，减小改良剂对盾构排出的渣土和周边地层造成重金属及有机物等污染。
本发明通过改进在此提供一种对土压盾构粉质对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤S1：收集渣土，所述渣土为粉质粘土渣土；对土压盾构所得渣土勘察取样；
步骤S2：评价污染，确定重金属、无机盐污染状况和污染程度；
步骤S3：实验室制备浆液，将粉质粘土渣土作为浆液基本材料，加入至同步注浆浆液中，用以替换同步注浆中的膨润土组分，开展均匀实验，测量不同配比的浆液和结石体性能，测定污染程度，挖掘不同配比条件对浆液和结石体性能及污染状况的影响；
步骤S4：模拟浆液扩散，研究浆液扩散程度和对周边土体加固作用，初步预测地表沉降，将预测的地表沉降和对应的施工参数作为构建神经网络的训练样本；
步骤S5：利用神经网络建立浆液固化后地层变形预测模型，预测不同配比粉质粘土渣土浆液同步注浆效果下的地表沉降；
步骤S6：对步骤S3中得到的浆液及结石体性能、污染程度和步骤S5中得到的地表沉降进行回归分析，建立多目标规划模型，确定同步注浆浆液基体材料和外加剂最优配比。
2.根据权利要求1所述的一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：所述步骤S3中实验室制备浆液包括基体材料和溶剂；所述基体材料包括水泥、粉煤灰、河砂和粉质粘土，所述溶剂为水，所述步骤S3中的配比包括水灰比、粉灰比、胶砂比和粘水比。
3.根据权利要求1所述的一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：所述步骤S3中测定的浆液和结石体性能包括浆液的流动度、稠度、泌水率、初凝时间和结石体的体积收缩率、7天及28天单轴抗压强度，以步骤S4中初步预测地表沉降得到的初步地表沉降预测值为训练样本，利用神经网络建立浆液固化后变形预测模型。
4.根据权利要求1所述的一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：所述步骤S2中的重金属或无机盐污染评价方法包括有若干种单因子指数法和若干种综合评价法，所有重金属或无机盐污染评价方法分别记录为T1、T2、T3、...、Tn，将所有重金属或无机盐污染评价方法得出的各个采样点评价等级分别进行平均，得出研究区域评价等级平均值mi，求出各综合评价法与除自身以外的其他方法的平均差值，按照评价等级接近的原则，选出较优的土壤重金属和无机盐污染评价方法；
其中T1与T2、T3、...、Tn平均差值为：
Figure FDA0002994584620000021
其中Tn与T1、T2、T3、...、Tn-1平均差值为：
Figure FDA0002994584620000022
式(1)、(2)中的n为正整数；
将
Figure FDA0002994584620000023
进行比较，若
Figure FDA0002994584620000024
最小，则Tn对应的重金属和无机盐污染评价方法最优。
5.根据权利要求1所述的一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：所述步骤S6中的回归分析使用Spss软件，利用回归分析，拟合浆液的流动度、稠度、泌水率、初凝时间以及结石体的体积收缩率、7天及28天单轴抗压强度，同时拟合在不同水灰比、粉灰比、胶砂比、粘水比条件下的地表沉降和污染指标变化公式，所述步骤S6中利用Matlab软件建立基于浆液和结石体性能，地表沉降和污染指标的多目标规划模型，以浆液和结石体性能、污染指标、地表沉降为限制条件，依据回归分析所拟合公式进行配比寻优，找到最优配比。
6.根据权利要求1所述的一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：所述最优配比包括最佳性能配比和最低成本配比，最佳性能配比即满足基本条件下追求最大结石体28天强度；最低成本配比即满足基本条件下追求材料用量最省、成本最低；所述的基本条件包括：浆液的流动度大于240mm，稠度9～15cm，泌水率为5％，初凝时间420～900分钟，体积收缩率小于8％，7天单轴抗压强度大于0.5MPa，28天单轴抗压强度大于2.0Mpa；地表沉降小于施工预警值；污染指标潜在生态危害指数RI满足国家污染土处理标准。
7.根据权利要求1所述的一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：所述步骤S1中收集渣土时，渣土与土压盾构的接触面的法向刚度和切向刚度的计算公式如下：
Figure FDA0002994584620000031
式中：kn和ks分别为接触面的法向刚度和切向刚度；K为接触双方较弱一方的模量；G为接触上方较弱一方的剪切模量；Δzmin为接触面法向方向上连接区域上最小尺寸。
8.根据权利要求1所述的一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：所述步骤S4中利用COMSOL Multiphysics有限元软件模拟浆液扩散。
9.根据权利要求1所述的一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：所述步骤S3中的泥浆浓度的计算公式：
D＝α(30-p0.074)α+(40-p0.25)·β+(60-p2.0)γ···(4)
式中：D为泥浆强度；p0.074为粒径小于0.074mm的颗粒百分比；p0.25为粒径小于0.25mm，p2.0为粒径小于2.0mm，的颗粒百分比；α＝2.0，β＝0.5；γ＝0.2。
10.根据权利要求1所述的一种粉质粘土在盾构同步注浆中环保处理方法，其特征在于：所述步骤S3中加入改良剂的添加率公式如下：
Figure FDA0002994584620000041
式中V1为改良剂体积，V2为渣土体积。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114456812A (zh) * 2022-01-07 2022-05-10 福州大学 利用带有花岗岩残积土的粘性土渣土制备砂土渣土改良剂的方法、渣土改良剂及使用方法
CN115304333A (zh) * 2022-08-29 2022-11-08 北京金隅砂浆有限公司 一种盾构同步注浆料及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004093272A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Taisei Kiso Sekkei Kk 液体中に含有される重金属類成分の分析測定方法および重金属類の形態分析方法
CN105545314A (zh) * 2015-12-24 2016-05-04 中铁二十二局集团第一工程有限公司 一种富水砂层盾构渣土改良施工系统和施工工法
CN107327302A (zh) * 2017-07-20 2017-11-07 西南交通大学 高水压、高渗透砂性地层土压平衡盾构的渣土改良方法
CN109133839A (zh) * 2018-09-26 2019-01-04 北京市政建设集团有限责任公司 一种盾构渣土回收再利用的方法
CN109308577A (zh) * 2018-09-12 2019-02-05 河海大学 一种沉积物重金属环境质量评价方法
CN111411971A (zh) * 2020-03-25 2020-07-14 中铁三局集团有限公司 一种富水粉砂地层盾构下穿建筑物群沉降控制施工方法
CN111662026A (zh) * 2020-06-16 2020-09-15 中铁十四局集团大盾构工程有限公司 一种同步注浆用泥水盾构渣土处理系统及处理方法
CN111965221A (zh) * 2020-06-17 2020-11-20 浙江大学 一种快速获得渣土工程性和污染性的智能检测系统和方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004093272A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Taisei Kiso Sekkei Kk 液体中に含有される重金属類成分の分析測定方法および重金属類の形態分析方法
CN105545314A (zh) * 2015-12-24 2016-05-04 中铁二十二局集团第一工程有限公司 一种富水砂层盾构渣土改良施工系统和施工工法
CN107327302A (zh) * 2017-07-20 2017-11-07 西南交通大学 高水压、高渗透砂性地层土压平衡盾构的渣土改良方法
CN109308577A (zh) * 2018-09-12 2019-02-05 河海大学 一种沉积物重金属环境质量评价方法
CN109133839A (zh) * 2018-09-26 2019-01-04 北京市政建设集团有限责任公司 一种盾构渣土回收再利用的方法
CN111411971A (zh) * 2020-03-25 2020-07-14 中铁三局集团有限公司 一种富水粉砂地层盾构下穿建筑物群沉降控制施工方法
CN111662026A (zh) * 2020-06-16 2020-09-15 中铁十四局集团大盾构工程有限公司 一种同步注浆用泥水盾构渣土处理系统及处理方法
CN111965221A (zh) * 2020-06-17 2020-11-20 浙江大学 一种快速获得渣土工程性和污染性的智能检测系统和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
钱鑫等: "黏土地层土压平衡盾构渣土再利用同步注浆试验研究", 《隧道与地下工程灾害防治》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114456812A (zh) * 2022-01-07 2022-05-10 福州大学 利用带有花岗岩残积土的粘性土渣土制备砂土渣土改良剂的方法、渣土改良剂及使用方法
CN115304333A (zh) * 2022-08-29 2022-11-08 北京金隅砂浆有限公司 一种盾构同步注浆料及其制备方法
CN115304333B (zh) * 2022-08-29 2023-08-29 北京金隅砂浆有限公司 一种盾构同步注浆料及其制备方法

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