泥漿懸浮砂粒能力分層測定試驗研究

劉 成， 陸 楊， 寇 偉， 陸雨婷

(1. 南京林業(yè)大學土木工程學院， 江蘇 南京 210037; 2. 莫納什大學工程學院土木工程系， 維多利亞，墨爾本 3800; 3. 河海大學巖土力學與堤壩工程教育部重點實驗室， 江蘇 南京 210098)

泥漿懸浮砂粒能力分層測定試驗研究

劉 成1, 2, 3， 陸 楊1， 寇 偉1， 陸雨婷1

(1. 南京林業(yè)大學土木工程學院， 江蘇 南京 210037; 2. 莫納什大學工程學院土木工程系， 維多利亞，墨爾本 3800; 3. 河海大學巖土力學與堤壩工程教育部重點實驗室， 江蘇 南京 210098)

為實現(xiàn)泥漿懸浮砂粒能力的量化分析，提出一種分層測定方法，選取12%、15%和18% 3種質(zhì)量分數(shù)的試驗泥漿，通過自行設計的分層取樣裝置進行試驗研究，獲取不同泥漿質(zhì)量分數(shù)、沉降時間和砂粒粒徑條件下的10個深度分段的砂粒質(zhì)量分布，分析各參數(shù)影響下的砂粒沉降變化規(guī)律。結果表明： 1)該分層測定方法可較好地獲取不同深度分段的砂粒質(zhì)量，彌補現(xiàn)有測定方法只能獲取底層砂粒沉降質(zhì)量的不足； 2)試驗所采用的3種質(zhì)量分數(shù)的泥漿對0.1 mm以上粒徑的砂粒懸浮能力均較差。根據(jù)砂粒沉降曲線分布特征，提出一種用于判別泥漿懸浮砂粒能力的方法，即砂粒沉降曲線越平緩，各層質(zhì)量差異性越小，底層質(zhì)量無明顯拐點，不同沉降時間曲線越緊密，則泥漿懸浮砂粒能力越強。

泥水盾構； 泥漿； 懸浮能力； 顆粒沉降； 分層測定

Abstract: A slice measurement method is proposed to quantitatively analyze the sand carrying capacity of slurry. The slurries with concentrations of 12%, 15% and 18% are selected to conduct the tests using self-made slice sampling device. The sand mass distributions of ten depth intervals are obtained, considering the effects of slurry concentrations, sedimentation times and sand diameters. The sand sedimentation variations affected by every parameter are analyzed. The results show that: 1) The sand mass of different depth intervals can be easily obtained by adopting the slice measurement method. The disadvantage of the existing method which can only obtain the bottom sand mass has been overcome. 2) The sand carrying capacities of those three concentrations of slurry are weak to suspend 0.1 mm sand or sand with a larger particle size. Based on the distribution characteristics of sand sedimentation curves, a method to determine the sand carrying capacity of slurry is put forward. The slurry will possess a better performance on sand carrying capacity in case the following conditions are satisfied: the sedimentation curve is more flat, the mass difference of adjacent layers is smaller, no obvious inflection point exists in the curve at the bottom, and the curves of different sedimentation times are closer.

Keywords: slurry shield; slurry; suspension capacity; particle settlement; slice measurement

0 引言

大型泥水盾構長距離穿越礫砂、砂卵石等高透水地層，往往會遇到開挖面難以成膜的困難[1-2]。在泥漿中添加適量的粗粒材料或者高聚物，已成為改善泥漿在高透水地層中成膜效果的重要手段[3-4]。泥漿中添加粗粒材料可以有效提高泥漿成膜效率，這一結論已得到試驗驗證和工程應用。A.M.Talmon等[5]發(fā)現(xiàn)在懸浮液中添加石英粉或懸浮砂可以縮短濾餅形成時間； P.Fritz[6]在試驗中添加蛭石、高聚物以在高透水性地層中形成泥膜，并在Zimmerberg Base Tunnel盾構隧道工程中得以應用。然而，蛭石、砂粒等粗粒材料容易在泥漿中產(chǎn)生沉降分離，粗粒材料的尺寸和添加量方案的確定具有較大的困難，同時也制約了粗粒材料堵塞地層機制等相關研究的開展。而粗粒材料的尺寸和添加量的確定，首先需要測定泥漿的懸浮能力，獲得粗粒材料在泥漿中的沉降規(guī)律。

關于砂粒懸浮或沉降特性已有相關理論分析和試驗研究，如河流懸浮砂粒遷移規(guī)律分析是目前研究的熱點。褚君達等[7]通過理論推導得出河底泥砂沖刷沉降的水質(zhì)基本方程；文獻[8-11]對長江及長江口水域的懸砂沉降規(guī)律展開了一系列的理論推導及試驗研究。但是，泥漿性質(zhì)較為復雜，與清水、河流或者其他流體對于砂粒的懸浮能力不同，因此無法直接應用以清水為載體的砂粒沉降理論。

泥漿的懸浮砂粒的能力測定是在一定體積泥漿中加入一定質(zhì)量的砂粒，攪拌分散均勻后經(jīng)過一定時間靜置，測定懸浮在泥漿中砂粒的質(zhì)量百分含量的過程。目前測定泥漿懸浮砂粒的能力主要采用稱量容器底部沉降砂粒質(zhì)量的方法[12-13]，但是由于泥漿倒出容器容易將部分砂粒帶出造成有效質(zhì)量損失，相關誤差難以控制和量化。

如何對不同沉降時間泥漿不同深度的砂粒進行有效取樣是解決泥漿懸浮砂粒能力測定的關鍵問題。針對這個問題，本文提出了泥漿懸浮砂粒分層測定方法，通過自制試驗儀器開展了一系列分層測定試驗，得出不同泥漿質(zhì)量分數(shù)、沉降時間改變、不同粒組砂粒的分層沉降規(guī)律，給出了泥漿懸浮砂粒能力的判別方法?？梢詾榧由澳酀{侵入地層成膜模型試驗選擇合適粒徑的砂粒和實際盾構工程泥漿粗粒添加方案提供數(shù)據(jù)參考。

1 泥漿懸浮砂粒能力測定試驗

1.1試驗方案

在透水性較高的泥水盾構工程中，國內(nèi)外泥漿質(zhì)量分數(shù)一般介于10%和18%之間。泥漿性質(zhì)測定發(fā)現(xiàn)質(zhì)量分數(shù)為6%和9%的泥漿黏度較低，懸浮砂粒的能力基本可以忽略；質(zhì)量分數(shù)為24%的泥漿實測漏斗黏度超過30 min，此時泥漿的黏度和相對密度較大，對管道的摩擦較大，容易造成管道腐蝕和淤堵，制約了泥漿管道輸送能力，因此也不適宜于工程應用[14-16]。本研究選擇泥漿質(zhì)量分數(shù)和黏度相對適中的質(zhì)量分數(shù)為12%、15%和18%的3種泥漿進行泥漿懸浮砂粒能力測定。

試驗泥漿選用鈉基膨潤土、清水、羧甲基纖維素鈉(CMC)和無水碳酸鈉(Na2CO3)按照表1的配比制備而成。泥漿充分攪拌后靜置24 h備用。

表1 試驗泥漿配比Table 1 Proportions of tested slurry

試驗地層材料選用天然河砂，經(jīng)清洗、烘干和篩分獲得。砂粒粒徑分別為0.1～0.25、0.25～0.5、0.5～1.0、1.0～2.0 mm，每次試驗需添加50 g砂粒。

1.2試驗儀器

試驗儀器主要有自制的泥漿懸浮砂粒能力分層測定裝置、量筒、電子天平、烘箱、鋁盒、泥漿筒、攪拌棒和篩子。泥漿懸浮砂粒能力分層測定裝置示意圖和實物照片見圖1，采用11塊隔板將分層取土器分為10個分段，自上而下分段編號為1—10，每段高3 cm。

(a) 示意圖 (b) 實物照片圖1 泥漿懸浮砂粒能力分層測定裝置

Fig. 1 Slice measurement device of sand suspension capacity of slurry

1.3試驗步驟

1)將分層取土器插入泥漿筒中，將制備好的泥漿和砂混合物倒入泥漿筒中，蓋緊頂蓋；

2)將裝滿泥漿的泥漿筒上下左右晃動，使砂粒在泥漿中分散均勻，接著豎直放置泥漿筒，讓砂粒在泥漿中自由沉降；

3)待沉降時間t后，將泥漿筒水平放置，讓砂粒分別沉降在分層取土器中對應高度的分段處；

4)待沉降10 min后，取下頂蓋，使泥漿緩慢從泥漿筒頂蓋上的排泥漿孔流出，從泥漿筒中水平抽出分層取土器；

5)分別取出分層取土器中每個格欄內(nèi)含有砂粒的泥漿，完成泥漿取樣；

6)將取出的含有砂粒的泥漿用清水洗凈，將洗凈的砂粒分別放置在不同的鋁盒中，用烘箱烘烤24 h，稱出烘干后各層砂粒質(zhì)量m，完成測量；

7)重復上述步驟，改變沉降時間t、泥漿質(zhì)量分數(shù)C、砂粒粒徑d，完成不同參數(shù)試驗。具體試驗流程見圖2。

圖2 泥漿懸浮砂粒能力測定流程圖

Fig. 2 Flowchart of sand suspension capacity measurement for slurry

2 試驗結果分析

根據(jù)土粒在溶液中的沉降原理，經(jīng)過攪拌均勻的懸浮液中的土粒將自由沉降，較粗的顆粒沉降較快。顆粒的尺寸用粒徑d表示，沉降時間為靜置時間。單粒理想化球體的顆粒沉降速度可以用斯托克斯定律計算，但不適用于泥漿中多顆粒沉降計算。另外，泥漿攜砂在管道中輸送規(guī)律、加砂泥漿在開挖面上成膜特征[17-19]，與普通流體懸浮砂粒遷移規(guī)律也存在一定的差異性，因此以泥漿為載體的砂粒沉降的理論計算方法還不夠完善。本文主要分析各粒組砂粒在各個質(zhì)量分數(shù)泥漿中經(jīng)過一定的沉降時間的分層質(zhì)量分布規(guī)律。首先分析同一個粒組相同質(zhì)量分數(shù)的泥漿不同沉降時間的影響，然后分析相同沉降時間不同顆粒尺寸即砂粒粒徑的影響。

2.1沉降時間影響分析

2.1.1 質(zhì)量分數(shù)C=12%的泥漿不同時間對比

圖3示出質(zhì)量分數(shù)為12%的泥漿測定的不同深度分段干砂質(zhì)量曲線，比較發(fā)現(xiàn)： 1)在質(zhì)量分數(shù)為12%的泥漿中，所測4個粒組的砂粒均有較為明顯的沉降，出現(xiàn)固液分離； 2)不同深度分段砂粒質(zhì)量不同，且隨著深度增大而增加，增長速率由慢到快，底層的質(zhì)量含量較大； 3)隨著時間增長，粒徑較小的顆粒沉降相對較慢，各分層質(zhì)量變化較小，如0.1～0.25 mm粒組和0.25～0.5 mm粒組，總體沉降量也較小，10 min沉降后底層分段干砂質(zhì)量小于4.7 g，小于添加砂?？傎|(zhì)量的1/10； 而粒徑較大的顆粒沉降較快，在較短的時間內(nèi)沉降到最下面的2層，底層所占質(zhì)量最大，如0.5～1.0 mm粒組和1.0～2.0 mm粒組。由于粗顆粒在較短的時間已沉降到底部，隨著時間增長，變化量改變較小。

總體而言，質(zhì)量分數(shù)為12%的泥漿對粒徑大于0.1 mm的砂粒懸浮能力較差，固液分析影響明顯，而泥漿侵入地層試驗是從上至下進行的，由于泥漿中較粗砂粒沉降較快，模型試驗開始前有部分砂粒已沉降至地層表面造成地層孔隙堵塞，地層孔隙特征因之改變，并且砂粒沉降分離導致泥漿性質(zhì)發(fā)生改變，與實際成膜過程不符，因此對于開展泥漿侵入地層試驗是不合適的。

2.1.2 質(zhì)量分數(shù)C=15%的泥漿不同時間對比

圖4示出質(zhì)量分數(shù)為15%的泥漿測定的不同深度分段干砂質(zhì)量曲線，比較發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量分數(shù)為15%泥漿的懸浮能力與質(zhì)量分數(shù)為12%泥漿的懸浮能力具有相似之處，主要區(qū)別在于: 1)由于質(zhì)量分數(shù)提高，隨著時間增長，各層分段質(zhì)量的增量降低，從曲線緊密程度來看，12%的泥漿不同時間曲線相對分散，而15%的泥漿不同時間曲線相對集中； 2)對于粒徑較小的0.1～0.25 mm粒組和0.25～0.5 mm粒組，考慮到顆粒沉降量相對較小，懸浮于泥漿中的顆粒較多，不同深度的泥漿均有不同程度地被泥漿帶走產(chǎn)生損失，造成了一定的誤差。所以粒徑較小的砂粒，質(zhì)量分數(shù)為15%和12%的結果較為接近； 3)對于粒徑較大的0.5～1.0 mm粒組和1.0～2.0 mm粒組，質(zhì)量分數(shù)為15%的泥漿沉降量較12%時的小，沉降量明顯降低。隨著時間增長，沉降差別較小，主要沉降量在1 min內(nèi)完成。

2.1.3 質(zhì)量分數(shù)C=18%的泥漿不同時間對比

圖5示出質(zhì)量分數(shù)為18%的泥漿測定的不同深度分段干砂質(zhì)量曲線，比較發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量分數(shù)為18%的泥漿由于泥漿質(zhì)量分數(shù)較大，砂粒分散較難，被泥漿帶走的可能性增大，因此測定結果波動也較大。質(zhì)量分數(shù)為18%的泥漿懸浮砂粒能力增強，對較大粒徑的0.5～1.0 mm粒組和1.0～2.0 mm粒組也具有較好地防止固液沉降分離的效果。主要有2方面的原因： 1)泥漿的質(zhì)量分數(shù)增大，泥漿的密度增大；2)泥漿的黏度增大。然而，此時底層分段砂粒沉降后質(zhì)量約占添加砂?？傎|(zhì)量的15%，這部分砂粒在成膜階段對于堵塞地層中較大孔隙尤為關鍵，砂粒沉降的影響仍不可忽略，因此也無法直接用于開展泥漿侵入地層試驗研究。

(a) 0.1～0.25 mm粒組

(b) 0.25～0.5 mm粒組

(c) 0.5～1.0 mm粒組

圖3質(zhì)量分數(shù)為12%泥漿測定的不同沉降時間不同深度分段的干砂質(zhì)量曲線

Fig. 3 Mass curves of dried sand for different depths layer with different settlement times(C=12%)

(a) 0.1～0.25 mm粒組

(b) 0.25～0.5 mm粒組

(c) 0.5～1.0 mm粒組

(d) 1.0～2.0 mm粒組

圖4質(zhì)量分數(shù)為15%泥漿測定的不同沉降時間不同深度分段干砂質(zhì)量曲線

Fig. 4 Mass curves of dried sand for different depths layer with different settlement times(C=15%)

(a) 0.1～0.25 mm粒組

(b) 0.25～0.5 mm粒組

(c) 0.5～1.0 mm粒組

(d) 1.0～2.0 mm粒組

圖5質(zhì)量分數(shù)為18%泥漿測定的不同沉降時間不同深度分段干砂質(zhì)量曲線

Fig. 5 Mass curves of dried sand for different depths layer with different settlement times(C=18%)

綜上所述，根據(jù)不同深度分段干砂質(zhì)量曲線形態(tài)特征，可以給出如下判定泥漿懸浮砂粒能力的方法： 不同深度分段干砂質(zhì)量曲線，各層質(zhì)量差異越小，底層質(zhì)量無明顯拐點，曲線越平緩，不同沉降時間曲線越緊密，泥漿懸浮砂粒能力越強。

2.2砂粒粒徑影響分析

2.2.1 質(zhì)量分數(shù)C=12%的泥漿不同粒徑對比

圖6示出質(zhì)量分數(shù)為12%的泥漿測定的不同深度分段干砂質(zhì)量曲線，比較發(fā)現(xiàn)： 在質(zhì)量分數(shù)為12%的泥漿中，粒徑越大，底層沉降質(zhì)量越大。粒徑大小不同，曲線有較大的差異，0.1～0.25 mm粒組和0.25～0.5 mm粒組底層質(zhì)量較小，各層差異較小，0.5～1.0 mm粒組和1.0～2.0 mm粒組上層顆粒質(zhì)量較小，底層質(zhì)量較大，在底層處曲線出現(xiàn)拐點。由此可見，質(zhì)量分數(shù)較低的泥漿，泥漿懸浮較粗砂粒能力較低，粒徑大小不同的粒組出現(xiàn)分區(qū)，粒徑較小的粒組沉降曲線接近，粒徑較大的粒組沉降曲線接近。懸浮能力較好的曲線較為平緩，懸浮能力較差的曲線在底層出現(xiàn)明顯的拐點。

2.2.2 質(zhì)量分數(shù)C=15%的泥漿不同粒徑對比

圖7示出質(zhì)量分數(shù)為15%的泥漿測定的不同深度分段干砂質(zhì)量曲線，比較發(fā)現(xiàn)： 1)在質(zhì)量分數(shù)為15%的泥漿中，4個粒組曲線間隔降低，其中0.1～0.25 mm、0.25～0.5 mm和0.5～1.0 mm 3個粒組曲線較為接近。表明泥漿質(zhì)量分數(shù)提高，不同粒組曲線變的更緊密，此時泥漿對各粒徑砂粒的懸浮能力差異降低；2)泥漿質(zhì)量分數(shù)提高，粒徑較大的顆粒沉降量降低，從上至下各層差異降低。

2.2.3 質(zhì)量分數(shù)C=18%的泥漿不同粒徑對比

圖8示出質(zhì)量分數(shù)為18%泥漿測定的不同深度分段干砂質(zhì)量曲線，比較發(fā)現(xiàn)： 1)在質(zhì)量分數(shù)為18%的泥漿中，4個粒組曲線間隔繼續(xù)降低，4個粒組曲線較為接近。表明隨著泥漿質(zhì)量分數(shù)提高，不同粒組曲線變得更緊密，此時泥漿對各粒徑砂粒的懸浮能力差異降低；2)泥漿質(zhì)量分數(shù)提高，粒徑較大的顆粒沉降量降低，從上至下各層差異繼續(xù)降低。

試驗結果與蔣龍[13]進行的盾構泥漿砂土懸浮能力試驗得到的結果具有良好的相似性，得到了隨著泥漿中膨潤土質(zhì)量含量的增大底層沉砂質(zhì)量百分比降低的結論。不同的是，部分學者進行的試驗主要通過測定泥漿底部砂粒質(zhì)量來確定上部懸浮砂粒的總質(zhì)量，從而獲取泥漿懸浮砂粒的能力。此時底層砂粒質(zhì)量的準確測定尤為重要，需要排除從容器中倒出泥漿造成砂?；烊氲撞可傲；蛘叩撞可傲１荒酀{帶走2方面的干擾。而本試驗通過隔板和水平放置沉降的方式將各個深度的砂粒進行分離，同時降低泥漿倒出帶走砂粒的影響，可以為泥漿懸浮砂粒能力的確定提供量化試驗數(shù)據(jù)。

(a) 沉降1 min

(b) 沉降2 min

(c) 沉降5 min

(d) 沉降10 min

圖6質(zhì)量分數(shù)為12%泥漿測定的不同粒徑不同深度分段干砂質(zhì)量曲線

Fig. 6 Mass curves of dried sand for different depths layer with different partical sizes(C=12%)

(a) 沉降1 min

(b) 沉降2 min

(c) 沉降5 min

(d) 沉降10 min

圖7質(zhì)量分數(shù)為15%泥漿測定的不同粒徑不同深度分段干砂質(zhì)量曲線

Fig. 7 Mass curves of dried sand for different depths layer with different partical sizes(C=15%)

(a) 沉降1 min

(b) 沉降2 min

(c) 沉降5 min

(d) 沉降10 min

圖8質(zhì)量分數(shù)為18%泥漿測定的不同粒徑不同深度分段干砂質(zhì)量曲線

Fig. 8 Mass curves of dried sand for different depths layer with different partical sizes(C=18%)

綜上所述，根據(jù)不同深度分段干砂質(zhì)量曲線形態(tài)特征，可以判定不同粒組砂粒沉降規(guī)律不同，粒徑越大，沉降速度越快。不同粒組的沉降量差異隨著泥漿質(zhì)量分數(shù)提高而降低。

3 結論與建議

1)通過開展泥漿懸浮砂粒能力分層測定試驗，給出了判定泥漿懸浮砂粒能力的方法： 不同深度分段干砂質(zhì)量曲線中，各層質(zhì)量差異越小，底層質(zhì)量無明顯拐點，曲線越平緩，不同沉降時間曲線越緊密，則泥漿懸浮砂粒能力越強。根據(jù)這一方法，可以合理選擇泥漿質(zhì)量分數(shù)及砂粒粒徑，為透水地層盾構泥漿加砂方案的確定提供指導。

2)加砂泥漿侵入地層試驗要求泥漿具備良好的懸砂能力，若砂粒在泥漿中快速沉降分離則無法有效模擬泥漿在地層中滲透成膜的實際過程。試驗所采用的質(zhì)量分數(shù)為12%、15%和18%的3種泥漿，對粒徑大于0.1 mm的砂粒懸浮能力均較差，因此不適用于進行加砂泥漿侵入地層試驗研究。

3)泥漿質(zhì)量分數(shù)和砂粒粒徑是影響泥漿懸浮砂粒能力的重要因素。同種砂粒粒徑越大，沉降速度越快，而泥漿質(zhì)量分數(shù)的提高則會減少不同粒組砂粒沉降量的差異性。

4)砂粒在泥漿中和在清水中的沉降規(guī)律差異較大，泥漿中多顆粒沉降規(guī)律難以通過斯托克斯定律等理論獲得，目前主要依托與傳統(tǒng)砂粒沉降試驗的結果進行對比分析來驗證其可靠度。后續(xù)工作將結合理論推導及顆粒流離散元軟件模擬，對試驗結果進行驗證，完善泥漿懸浮砂粒能力的判別方法。

[1] 何川, 晏啟祥. 加泥式土壓平衡盾構機在成都砂卵石地層中應用的幾個關鍵性問題[J]. 隧道建設， 2007, 27(6): 4. HE Chuan, YAN Qixiang. Key issues of applying mudding type EPB shields to sandy cobble ground in Chengdu, China [J]. Tunnel Construction, 2007, 27(6): 4.

[2] LEE Ik-Bum, CHOI Ki-Hoon, LEE In-Mo. Infiltration behavior and face stability of carbonate-added slurry shield tunnel [J]. Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, 2013, 15(4): 401.

[3] 王俊, 何川, 封坤, 等. 砂卵石地層中大斷面泥水盾構泥膜形態(tài)研究[J]. 現(xiàn)代隧道技術， 2014, 51(6): 108. WANG Jun, HE Chuan, FENG Kun, et al. Research on the dynamic behavior of the slurry membrane of a large-section slurry shield in a sandy cobble stratum [J]. Modern Tunnelling Technology, 2014, 51(6): 108.

[4] 齊春, 何川, 封坤， 等. 泥水平衡式盾構模擬試驗系統(tǒng)的研制與應用[J]. 巖土工程學報. 2016, 38(11): 1999. QI Chun, HE Chuan, FENG Kun, et al. Development and application of simulation test system for slurry balance shield [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2016, 38(11): 1999.

[5] TALMON A M, MASTBERGEN D R, HUISMAN M. Invasion of pressurized clay suspensions into granular soil [J]. Journal of Porous Media, 2013, 16(4): 351.

[6] FRITZ P. Additives for slurry shields in highly permeable ground [J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2007, 40(1): 81.

[7] 褚君達, 徐惠慈. 河流底泥沖刷沉降對水質(zhì)影響的研究[J]. 水利學報, 1994(11): 42. CHU Junda, XU Huici. Study of the effect of scouring sediment on water quality [J]. Journal of Hydraulic Engineering, 1994(11): 42.

[8] MILLIMAN J D, SHEN Huangting, YANG Zuosheng, et al. Transport and deposition of river sediment in the Changjiang estuary and adjacent continental shelf [J]. Continental Shelf Research, 1985, 4(1/2): 37.

[9] 時鐘, 朱文蔚, 周洪強. 長江口北槽口外細顆粒懸沙沉降速度[J]. 上海交通大學學報, 2000, 34(1): 18. SHI Zhong, ZHU Wenwei, ZHOU Hongqiang. Settling velocity of fine suspended sediment in the Changjiang estuary [J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2000, 34(1): 18.

[10] 時鐘. 長江口北槽細顆粒懸沙絮凝體的沉降速率的近似估算[J]. 海洋通報, 2004, 23(5): 51. SHI Zhong. Approximate estimations of settling velocities of fine suspended mud flocs at the north passage of the Changjiang Estuary [J]. Marine Science Bulletin, 2004, 23(5): 51.

[11] 陳沈良, 張國安, 楊世倫， 等. 長江口水域懸沙質(zhì)量分數(shù)時空變化與泥沙再懸浮[J]. 地理學報, 2004, 59(2): 260. CHEN Shenliang, ZHANG Guoan,YANG Shilun, et al. Temporal and spatial changes of suspended sediment concentration and resuspension in the Yangtze River Estuary and its adjacent waters [J]. Acta Geographica Sinica, 2004, 59(2): 260.

[12] 袁大軍, 李興高, 李建華， 等. 北京地下直徑線泥水盾構泥漿特性參數(shù)確定[J]. 建筑技術, 2009, 40(3): 279. YUAN Dajun, LI Xinggao, LI Jianhua, et al. Determination of mud and water characteristic parameters of slurry shield of Beijing underground straight rail transit line [J]. Architecture Technology, 2009, 40(3): 279.

[13] 蔣龍. 砂卵石地層泥水盾構泥漿材料選擇及配比優(yōu)化分析[D]. 北京： 北京交通大學, 2014. JIANG Long. Mud materials selection in slurry shield and ratio optimization analysis used for sandy cobble ground [D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2014.

[14] POSTLETHWAITE J. Effect of chromate inhibitor on the mechanical and electrochemical components of erosion-corrosion in aqueous slurries of sand [J]. Corrosion, 1981, 37(1): 1.

[15] 汪海, 鐘小春. 泥水盾構泥水分離系統(tǒng)除渣效率對泥漿的影響[J]. 隧道建設, 2013, 33(11): 928. WANG Hai, ZHONG Xiaochun. Study of influence of muck screening efficiency on slurry property in slag slurry shield tunneling circulation system efficiency on the influence of mud [J]. Tunnel Construction, 2013, 33(11): 928.

[16] 黃波, 李曉龍, 陳長江. 大直徑泥水盾構復雜地層長距離掘進過程中的泥漿管路磨損研究[J]. 隧道建設, 2016, 36(4): 490. HUANG Bo, LI Xiaolong, CHEN Changjiang. Study of abrasion of slurry pipe of large-diameter slurry shield boring in complex strata [J]. Tunnel Construction, 2016, 36(4): 490.

[17] MIN F L, ZHU W, HAN X R. Filter cake formation for slurry shield tunneling in highly permeable sand [J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2013, 38(3): 423.

[18] MIN F L, ZHU W, LIN C, et al. Opening the excavation chamber of the large-diameter size slurry shield: A case study in Nanjing Yangtze River Tunnel in China [J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2015, 46(2): 18.

[19] 閔凡路, 徐靜波, 杜佳芮, 等. 大直徑泥水盾構礫砂地層泥漿配制及成膜試驗研究[J]. 現(xiàn)代隧道技術, 2015, 52(6): 141. MIN Fanlu, XU Jingbo, DU Jiarui, et al.Experimental study of the slurry preparation and filter cake formation for a large-diameter slurry shield in gravel and sand stratum [J]. Modern Tunnelling Technology, 2015, 52(6): 141.

SliceMeasurementTestofSandCarryingCapacityofSlurry

LIU Cheng1, 2, 3, LU Yang1, KOU Wei1, LU Yuting1

(1.CollegeofCivilEngineering,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,Jiangsu,China; 2.DepartmentofCivilEngineering,MonashUniversity,Melbourne，VIC3800,Australia; 3.KeyLaboratoryofMinistryofEducationforGeomechanicsandEmbankmentEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,Jiangsu,China)

U 45

A

1672-741X(2017)09-1097-08

2017-03-13;

2017-06-05

國家自然科學基金項目(51508278)； 江蘇省自然科學基金(BK20140979)； 江蘇省高校自然科學研究項目資助(14KJB560011)

劉成(1982—)，男，江蘇宿遷人，2010年畢業(yè)于同濟大學，巖土工程專業(yè)，博士，副教授，現(xiàn)主要從事隧道與地下工程方面的教學與科研工作。E-mail： lcheng83@163.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.09.006