【摘要】為研究全風(fēng)化花崗巖地層中盾構(gòu)刀盤結(jié)泥餅現(xiàn)象，使用取自廣州地鐵21號(hào)線的全風(fēng)化花崗巖開(kāi)展了切向界面力與加壓十字板兩種剪切試驗(yàn)，基于上述兩種剪切試驗(yàn)研究泡沫渣土改良對(duì)掘進(jìn)所需扭矩的影響。研究結(jié)果表明：（1）界面剪切試驗(yàn)可用于衡量土體在黏性地層中的泥餅風(fēng)險(xiǎn)，低界面剪切強(qiáng)度對(duì)應(yīng)低泥餅風(fēng)險(xiǎn)；（2）當(dāng)土體的含水率處于其塑限和液限之間時(shí)，土體含水率越高，土-金屬切向界面力越低，十字板剪切所需扭矩越高；（3）注入泡沫將有效降低盾構(gòu)掘進(jìn)中的扭矩需求及泥餅風(fēng)險(xiǎn)，在掌子面壓力較大時(shí)，使用高注入率會(huì)有更大收益；（4）較低的發(fā)泡倍率可獲得較低的切向界面力和十字板扭矩，掌子面壓力較大時(shí)，較低的發(fā)泡倍率會(huì)獲得更好的渣土改良效果。

【關(guān)鍵詞】土壓平衡盾構(gòu)； 全風(fēng)化花崗巖； 泡沫渣土改良； 切向界面力； 剪切試驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】U455.43【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

［定稿日期］2022-11-11

［作者簡(jiǎn)介］賈思楨（1997—），男，碩士，研究方向?yàn)槎軜?gòu)隧道。

0 引言

在黏性地層的盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，由于地層中土顆粒之間較強(qiáng)的黏附作用，在盾構(gòu)機(jī)頂進(jìn)力的作用下，刀盤前方土體易發(fā)生黏附固結(jié)，從而產(chǎn)生結(jié)泥餅的現(xiàn)象。在刀具被黏附土體包裹后，刀具的貫入度將大幅降低，引起刀具偏磨，掘進(jìn)效率下降等諸多問(wèn)題。刀具被黏附土體徹底糊住后需要帶壓進(jìn)倉(cāng)，以處理刀具和刀盤上的泥餅，帶壓進(jìn)倉(cāng)處理將延長(zhǎng)施工工期，增加施工成本和施工風(fēng)險(xiǎn)。在施工中采用泡沫劑可有效對(duì)黏性土體改良，使其具有較好的流塑性、低摩擦力以及低透水性，從而避免黏性地層中施工可能遇到的泥餅等問(wèn)題［1-3］。

黏土與金屬之間的黏附力常被用來(lái)解釋和研究黏性地層盾構(gòu)施工中可能遇到的泥餅問(wèn)題。張慶建［4］通過(guò)黏附力模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)土體與金屬之間的法向黏附力在土體含水率低于液限時(shí)，隨土體含水率的增加而增加。邱長(zhǎng)林等［5］采用相同的黏附模型試驗(yàn)裝置開(kāi)展試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)含水率較低時(shí)土體不排水抗剪強(qiáng)度大于界面法相黏附力，含水率較高時(shí)二者關(guān)系反轉(zhuǎn)。Sass等［6］使用活塞拉拔試驗(yàn)系統(tǒng)研究了不同金屬粗糙度，豎向荷載及稠度系數(shù)下的界面法向力。

然而，在盾構(gòu)施工過(guò)程中，前方刀盤上土體受力復(fù)雜，除垂直于刀盤的法向力外，平行于刀盤的切向力也將影響泥餅的形成，如圖1所示。喬國(guó)剛［7］使用直剪試驗(yàn)研究了不同泡沫渣土改良條件下的土體剪切強(qiáng)度。Basmen等［8］通過(guò)拉拔試驗(yàn)和改良剪切試驗(yàn)對(duì)比了切向界面力和法向力，發(fā)現(xiàn)切向界面力隨含水率升高而降低。楊益等［9］采用錐體拉拔試驗(yàn)研究了老黏土地層中的黏附現(xiàn)象，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)分散劑可大幅降低土體的黏附問(wèn)題。Feinendegen等［10］認(rèn)為切向力對(duì)黏附作用影響巨大，指出在錐體拉拔試驗(yàn)中，土體表面的液膜對(duì)界面法向拉拔力的影響巨大。除法向切向界面力外，十字板剪切試驗(yàn)可被用于反映盾構(gòu)施工過(guò)程中所需的扭矩，并可用于計(jì)算土體的剪切強(qiáng)度。Mori等［11］，Meng等［12］，Zumsteg［13］等分別用各自的十字板剪切裝置研究了渣土改良對(duì)土體改良渣土剪切強(qiáng)度的影響。

由上述分析可見(jiàn)，現(xiàn)有針對(duì)界面力的研究多集中在法向界面力。切向界面力對(duì)盾構(gòu)施工的影響未被深入研究，而該影響在刀盤邊緣處不可忽視。因此，本文使用改進(jìn)后的直剪儀研究了改良渣土的切向界面力，使用加壓十字板剪切裝置測(cè)試了各改良渣土中所需的扭矩，并最終在實(shí)際的盾構(gòu)隧道工程中對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了有效應(yīng)用。該試驗(yàn)結(jié)果證明了切向界面力在盾構(gòu)施工中的重要性。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)土體為取自廣州地鐵21號(hào)線金坑—鎮(zhèn)龍南區(qū)間的全風(fēng)化花崗巖受擾動(dòng)的碎屑。該區(qū)間采用土壓平衡盾構(gòu)施工，盾構(gòu)直徑6.0 m，埋深12～22 m，如圖2所示。試樣采集段土體由淺至深主要為素填土、粉質(zhì)黏土、中粗砂、砂性粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。在全風(fēng)化花崗巖段的盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，掌子面出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的刀盤堵塞和刀盤結(jié)泥餅現(xiàn)象，如圖3所示。

由前述分析可知，切向界面力有助于切削黏附于刀盤上的土體，延緩甚至避免堵塞及泥餅形成，而十字板剪切試驗(yàn)有助于直觀反映盾構(gòu)施工中的扭矩需求。因此，采取粉碎全風(fēng)化花崗巖的方式開(kāi)展了一系列試驗(yàn)，粉碎后的全風(fēng)化花崗巖土體級(jí)配曲線如圖4所示。

試驗(yàn)過(guò)程中所用全風(fēng)化花崗巖的主要物理力學(xué)參數(shù)（來(lái)源于現(xiàn)場(chǎng)地勘報(bào)告）如表1所示。

1.2 試驗(yàn)方法

測(cè)試金屬-土體切向界面力時(shí)，使用鋼制柱體填充直剪試樣盒的下半部，再將試驗(yàn)土體填滿試樣盒上半部，如圖5所示，從而將土體內(nèi)部的剪切破壞替換為金屬和土體之間的剪切破壞。試驗(yàn)采用電動(dòng)四聯(lián)直剪儀進(jìn)行界面剪切試驗(yàn)，如圖6所示。直剪試驗(yàn)［14，15，19］按照土工試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，該直剪儀最大法向荷載為0.4 MPa，為模擬盾構(gòu)刀盤前土體的實(shí)際工況選擇了固結(jié)快剪試驗(yàn)。具體細(xì)節(jié)為：

（1）松軟試樣垂直壓力應(yīng)分級(jí)施加荷載（0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa），每1 h測(cè)垂直變形，固結(jié)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每1 h不大于0.005 mm。

（2）以2.4 mm/min的剪切速度進(jìn)行剪切，試樣每產(chǎn)生剪切位移0.2～0.4 mm測(cè)記測(cè)力計(jì)和位移讀數(shù)，直至測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值，應(yīng)繼續(xù)剪切至剪切位移為4 mm時(shí)停機(jī)，記下破壞值。

（3）以測(cè)力計(jì)讀數(shù)為縱坐標(biāo)，剪切位移為橫坐標(biāo)，繪制測(cè)力計(jì)讀數(shù)與剪切位移關(guān)系曲線，取曲線上剪應(yīng)力的峰值為界面剪切強(qiáng)度。

試驗(yàn)所用加壓十字板剪切試驗(yàn)裝置如圖7、圖8所示。該裝置通過(guò)最大行程為18 cm的液壓千斤頂加壓，最大可施加法向壓力達(dá)1.2 MPa。

加壓十字板剪切試驗(yàn)具體試驗(yàn)步驟：

（1）取干燥試驗(yàn)土樣10 kg，加水混合以達(dá)到試驗(yàn)所需含水率，并密封靜置24 h以使得土體含水率均勻。

（2）以既定發(fā)泡參數(shù)注入泡沫。

（3）分層制備試樣，每層試樣高度為5 cm。

（4）試驗(yàn)時(shí)首先在試樣土體上方放置頂蓋，再使用液壓千斤頂加壓頂蓋至指定壓強(qiáng)（分別為0.0 MPa、0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa，每1 h測(cè)垂直變形，固結(jié)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每1 h不大于0.037 5 mm）。

（5）使用扭矩計(jì)記錄十字板剪切所需扭矩。

在泡沫渣土改良中，渣土的最終改良效果與土體自身含水率、發(fā)泡液的濃度、泡沫注入率以及發(fā)泡倍率等重要因素相關(guān)聯(lián)見(jiàn)式（1）。

w=m-msms×100%（1）

式中：w為土體含水率，m為試驗(yàn)土體質(zhì)量，ms為試驗(yàn)土體烘干后質(zhì)量見(jiàn)式（2）。

c=m1m0×100%（2）

式中：c為發(fā)泡液濃度，m1為泡沫劑的質(zhì)量，m0為發(fā)泡液的質(zhì)量見(jiàn)式（3）。

FIR=V1V2×100%（3）

式中：FIR（Foam Injection Rate）為泡沫注入率，V1為注入泡沫總量，V2為渣土的容積；

發(fā)泡倍率FER見(jiàn)式（4）。

FER=V1V0（4）

式中：FER（Foam Expansion Ratio）為發(fā)泡倍率，V1為注入泡沫體積，V0為發(fā)泡液體積，試驗(yàn)中發(fā)泡倍率可以通過(guò)量筒進(jìn)行量測(cè)與控制［16］；其中，發(fā)泡倍率是一個(gè)評(píng)估指標(biāo)，但可以作為氣液比控制的間接參數(shù)來(lái)反映泡沫狀態(tài)，因此，將其納入了試驗(yàn)的變量因素。

基于以上重要因素，本文為切向界面力試驗(yàn)以及加壓十字板剪切試驗(yàn)均設(shè)計(jì)了4組試驗(yàn)，如表2所示。由于本文依托工程廣州地鐵21號(hào)線金坑—鎮(zhèn)龍南區(qū)間試驗(yàn)土體的天然含水率為20.3%（表1），因此在試驗(yàn)中選擇與工程實(shí)際土體較為接近的含水率范圍（16%～22%）。

2 改良渣土切向界面力測(cè)試

2.1 土體含水率對(duì)切向界面力的影響

各土體含水率下的改良渣土切向界面力如圖9所示。由圖9可見(jiàn)，改良渣土界面剪切強(qiáng)度隨含水率增高而降低，剪切強(qiáng)度降低的幅度則隨法向應(yīng)力的提升而增大，0.4 MPa時(shí)剪切強(qiáng)度由16%時(shí)的149 kPa降低至22%時(shí)的112 kPa。此外，在試驗(yàn)土體的天然含水率為20.3%附近，切向界面力在0.1 MPa、0.2 MPa法向應(yīng)力狀態(tài)下隨含水率變化幅度不大。在實(shí)際工程中，改良渣土切向界面力跟含水率的關(guān)系與掌子面壓力有關(guān)，當(dāng)掌子面壓力較大時(shí)，土體含水率對(duì)于界面剪切強(qiáng)度影響較大。

2.2 泡沫注入率對(duì)切向界面力的影響

圖10為各泡沫注入率下的改良渣土界面剪切強(qiáng)度。由圖10可見(jiàn)，注入泡沫將有效降低土體的界面剪切強(qiáng)度。隨著泡沫注入率的增加，界面剪切強(qiáng)度降低，且降低的幅度與法向應(yīng)力大小有關(guān)，法向應(yīng)力較大時(shí)，各注入率下的剪切強(qiáng)度差異增大［17-18］。這說(shuō)明注入率較高時(shí)，泡沫在土體中的穩(wěn)定性較強(qiáng)，即使在高壓作用下，泡沫仍起到改良效果。但也可以看到60%與80%泡沫注入率兩種工況在0.10 MPa法向應(yīng)力條件下，其界面剪切強(qiáng)度相差不大，因此，為綜合考慮實(shí)際工程經(jīng)濟(jì)效益與渣土改良效果，實(shí)際的渣土改良過(guò)程中，泡沫注入率應(yīng)隨掌子面壓力的變化動(dòng)態(tài)而不斷調(diào)整。當(dāng)掌子面處壓力較大時(shí)，提高泡沫注入率對(duì)于渣土改良有更大收益，當(dāng)掌子面處壓力較小時(shí)，則提高泡沫注入率對(duì)于渣土改良的收益有限。

2.3 發(fā)泡液濃度對(duì)切向界面力的影響

各發(fā)泡液濃度下的界面剪切強(qiáng)度如圖11所示。0.4 MPa下2%濃度時(shí)的剪切強(qiáng)度為108 kPa，3%時(shí)剪切強(qiáng)度降低至100 kPa，但濃度高于3%以后，改良渣土的界面剪切強(qiáng)度變化不大。此外濃度達(dá)到3%后，擬合曲線趨近于水平線，這說(shuō)明發(fā)泡液濃度達(dá)3%后，泡沫改良渣土在各法向應(yīng)力下的穩(wěn)定性均不再產(chǎn)生明顯變化。

2.4 發(fā)泡倍率對(duì)切向界面力的影響

各發(fā)泡倍率下的切向界面力如圖12所示，由圖12可見(jiàn)，改良渣土界面剪切強(qiáng)度隨發(fā)泡倍率的降低而降低。發(fā)泡倍率由14降至10時(shí)，0.4 MPa下的界面剪切強(qiáng)度由117 kPa降低至100 kPa。其原因?yàn)?，?dāng)發(fā)泡倍率較高時(shí)，形成的泡沫中氣體體積較多，這導(dǎo)致氣泡自身體積較大，單個(gè)氣泡的液膜面積也因此大幅增長(zhǎng)。較大的液膜面積加大了氣泡與土顆粒之間的接觸面積，也加快了土顆粒吸附而造成的液膜排水過(guò)程。在較大的法向應(yīng)力作用下，具有較差穩(wěn)定性的氣泡將在土體內(nèi)破裂，使得渣土改良效果下降。因此，高發(fā)泡倍率下的剪切強(qiáng)度較高，且與低發(fā)泡倍率的差距在高壓下更為明顯。然而由發(fā)泡倍率為10開(kāi)始，發(fā)泡倍率的下降不再帶來(lái)明顯的剪切強(qiáng)度下降，而是穩(wěn)定在96 kPa左右，證明此時(shí)泡沫已獲得充分穩(wěn)定性。可見(jiàn)，在實(shí)際施工過(guò)程中，如掌子面需要的壓力較大，選用較低的發(fā)泡倍率會(huì)獲得更好的渣土改良效果。

3 加壓十字板剪切測(cè)試

3.1 土體含水率對(duì)加壓十字板扭矩的影響

不同含水率下的十字板剪切扭矩如圖13所示。由圖13可見(jiàn)，在試驗(yàn)的含水率范圍內(nèi)（16%～22%），隨著土體含水率的升高，十字板剪切獲得的扭矩也隨之升高。這一現(xiàn)象與圖8相反，在圖8中，界面剪切力隨含水率升高而降低。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是，當(dāng)土體含水率升高后，黏土粘附在十字板上導(dǎo)致扭矩的增大，這也模擬了盾構(gòu)施工中刀盤粘附土體的情況，但當(dāng)粘附到達(dá)一定程度時(shí)，十字板粘附量不再增加時(shí)，扭矩應(yīng)當(dāng)不會(huì)再上升。

由上述分析可見(jiàn)，含水率在盾構(gòu)施工和泥餅形成過(guò)程中的影響是互相矛盾的，隨著含水率上升會(huì)導(dǎo)致黏土粘附在十字板上，從而使得扭矩增大；但同時(shí)，較高含水率下土體界面剪切力更低，黏附土體更易在施工中的切削作用下脫落，因此考慮隨著水率進(jìn)一步增大，理論上存在峰值，達(dá)到峰值后會(huì)扭矩會(huì)下降。實(shí)際工程中，如何平衡含水率對(duì)兩者的影響將關(guān)乎盾構(gòu)掘進(jìn)的總體效率。

3.2 泡沫注入率對(duì)加壓十字板扭矩的影響

各泡沫注入率下的十字板扭矩如圖14所示。由圖14可見(jiàn)，與切向界面力試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)相同，泡沫注入率的升高顯著降低了十字板扭矩。0.5 MPa豎向壓力下，20%時(shí)的扭矩為9.7 N·m，而60%時(shí)的扭矩降低至6.3 N·m。十字板扭矩的在注入率達(dá)到60%后曲線趨于平緩。試驗(yàn)結(jié)果表明，從降低盾構(gòu)掘進(jìn)扭矩及避免泥餅方面，所需的泡沫注入率相同，在本文中為60%。

3.3 發(fā)泡液濃度對(duì)加壓十字板扭矩的影響

各發(fā)泡液濃度下的十字板扭矩如圖15所示。由圖15可見(jiàn)，發(fā)泡液濃度對(duì)十字板扭矩的影響與其對(duì)切向界面力的影響相似，在發(fā)泡液濃度達(dá)3%以后，曲線趨于平緩，各壓力下的十字板扭矩即趨于穩(wěn)定。

3.4 發(fā)泡倍率對(duì)加壓十字板扭矩的影響

圖16為各發(fā)泡倍率下的十字板扭矩，圖16中所示趨勢(shì)與圖11中所示趨勢(shì)相似，發(fā)泡倍率達(dá)到10以后其影響曲線斜率變緩，影響逐步降低。值得注意的是，發(fā)泡倍率從14至10的過(guò)程中，0.5 MPa下測(cè)試所得扭矩由10.8 N·m降低至5.4 N·m，降幅達(dá)到50%，下降幅度顯著高于切向界面力。由前述分析可知，各發(fā)泡倍率下氣泡穩(wěn)定性的差異是導(dǎo)致土體性質(zhì)差異的主要原因，在十字板剪切試驗(yàn)中，由于試樣高度顯著高于界面剪切試驗(yàn)，試樣的壓縮量也更大，因此試驗(yàn)結(jié)果對(duì)氣泡穩(wěn)定性也更加敏感。

4 工程實(shí)際應(yīng)用

上述試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析分析：由圖10試驗(yàn)結(jié)果可知60%與80%泡沫注入率兩種工況在0.40 MPa法向應(yīng)力條件下，其界面剪切強(qiáng)度相差不大，且圖14試驗(yàn)結(jié)果表明，十字板剪切扭矩在注入率達(dá)到60%后曲線趨于平緩，因此選用泡沫注入率為60%；由圖11試驗(yàn)結(jié)果可知發(fā)泡液濃度達(dá)到3%后，擬合曲線趨近于水平線，且圖15試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)泡液濃度達(dá)3%以后，各壓力下的十字板剪切扭矩即趨于穩(wěn)定，因此選定發(fā)泡液濃度為3%；由圖12試驗(yàn)結(jié)果可知，在發(fā)泡倍率小于10時(shí)，界面剪切強(qiáng)度曲線趨于平緩，且圖16試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)泡倍率大于10時(shí)，十字板剪切扭矩曲線也趨于平緩，因此選用發(fā)泡倍率10。

最終選定發(fā)泡液濃度3%，發(fā)泡倍率10，注入率60%作為廣州地鐵21號(hào)線金—鎮(zhèn)區(qū)間全風(fēng)化花崗巖段的渣土改良方案，實(shí)施該方案前后的盾構(gòu)掘進(jìn)扭矩如圖17所示。由圖17可見(jiàn)，采用本文的渣土改良方案后，盾構(gòu)平均掘進(jìn)扭矩由之前的1.47 MN·m下降至0.94 MN·m，表明土體流塑性得以顯著提高。掘進(jìn)扭矩的波動(dòng)也相應(yīng)降低，表明土體的均一性也獲得相應(yīng)提高。這與加壓十字板剪切試驗(yàn)的結(jié)果相吻合。圖18為改良后渣土狀態(tài)，坍落度為9.6 cm， 土體流塑較好。

圖19為盾構(gòu)接收時(shí)的掌子面土體黏附情況。由圖19可見(jiàn)，掌子面土體整體黏附量降低，且刀盤邊緣由于切向界面力較大，黏附量顯著低于刀盤中心。由此可見(jiàn)，本文渣土改良方案實(shí)測(cè)效果良好。

由上述現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及使用情況可見(jiàn)，界面剪切試驗(yàn)中的界面剪切力可有效用于衡量盾構(gòu)掘進(jìn)中的金屬與土體之間的黏附力；加壓十字板試驗(yàn)中的十字板扭矩可有效用于衡量盾構(gòu)掘進(jìn)中所需的扭矩大小。

5 結(jié)論與討論

（1）界面剪切試驗(yàn)可用于衡量土體在黏性地層中的泥餅風(fēng)險(xiǎn)，低界面剪切強(qiáng)度對(duì)應(yīng)低泥餅風(fēng)險(xiǎn)。加壓十字板試驗(yàn)可用于衡量盾構(gòu)施工中所需扭矩大小，高十字板扭矩對(duì)應(yīng)高掘進(jìn)扭矩。

（2）當(dāng)土體含水率介于塑限與液限之間時(shí)，土體含水率越高，土-金屬切向界面力越低（泥餅風(fēng)險(xiǎn)越低），十字板剪切所需扭矩越高（掘進(jìn)扭矩越高）。實(shí)際盾構(gòu)施工中，應(yīng)通過(guò)掌子面注水的方式選擇合適地層含水率，以獲得既有低泥餅風(fēng)險(xiǎn)，又有低扭矩需求的土體。

（3）注入泡沫將有效降低盾構(gòu)掘進(jìn)中的扭矩需求及泥餅風(fēng)險(xiǎn)。在掌子面壓力較大時(shí)，使用高注入率會(huì)有更大收益，掌子面壓力較小時(shí)，收益則有限。在本文條件下合適的泡沫注入率為60%。

（4）發(fā)泡液濃度達(dá)3%后對(duì)切向界面力和十字板扭矩的影響有限。

（5）較低的發(fā)泡倍率可獲得較低的切向界面力和十字板扭矩。實(shí)際施工過(guò)程中，掌子面壓力較大時(shí)，較低的發(fā)泡倍率會(huì)獲得更好的渣土改良效果。

本文開(kāi)展了不同泡沫渣土改良參數(shù)下的界面剪切試驗(yàn)及加壓十字板剪切試驗(yàn)，并用實(shí)際盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，但試驗(yàn)結(jié)論仍存在一定局限性。文中測(cè)試了切向界面力，但未對(duì)比切向界面力與法向界面力。文中試驗(yàn)的含水率范圍根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)試樣土所取，具有局限性。同樣，本文研究沒(méi)有進(jìn)一步分析含水率和泡沫的復(fù)合摻入對(duì)渣土改良的影響，在后續(xù)研究中將在進(jìn)一步深入探討。文中發(fā)現(xiàn)土體含水率對(duì)黏性地層盾構(gòu)掘進(jìn)至關(guān)重要，低扭矩及低黏附所需求的含水率在一定程度上互相矛盾，但文中未研究?jī)烧咝枨笤诟鞣N情況下的平衡點(diǎn)。因此，將在進(jìn)一步研究中開(kāi)展法向界面力試驗(yàn)，并深入研究界面切向力及土體剪切力之間的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

［1］ 王樹(shù)英，劉朋飛，胡欽鑫， 等.盾構(gòu)隧道渣土改良理論與技術(shù)研究綜述［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2020，33（05）：8-34.

［2］ Tao L， Chen Z， Cui J， et al. Experimental methods to assess the effectiveness of soil conditioning with foam in fully weathered granite［J］. Advances in Materia-ls Science and Engineering， 2019， 2019（1）：1.

［3］ 方勇，王凱，陶力銘， 等.黏性地層面板式土壓平衡盾構(gòu)刀盤泥餅堵塞試驗(yàn)研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2020，42（9）：1651.

［4］ 張慶建. 飽和粘土地基中粘附強(qiáng)度試驗(yàn)研究［D］. 天津：天津大學(xué)， 2014.

［5］ 邱長(zhǎng)林， 張慶建， 閆澍旺， 等. 黏土黏附力試驗(yàn)研究［J］. 巖土力學(xué)， 2017， 38（5）： 1267.

［6］ Sass I， Burbaum U. A method for assessing adhesion of clays to tunneling machines［J］. Bulletin of Engineering Geology and the Environment， 2009， 68（1）： 27.

［7］ 喬國(guó)剛. 土壓平衡盾構(gòu)用新型發(fā)泡劑的開(kāi)發(fā)與泡沫改 良土體研究［D］.北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2009.

［8］ Basmen K， Ghafoori M， Cheshomi A，et al. Adhesion of clay to metal surface： Normal and tangential measurement［J］. Geomechanics and Engineering， 2016， 10（2）.

［9］ 楊益， 朱文駿， 李興高， 等. 老黏土地層土壓盾構(gòu)刀盤堵塞渣土改良效果評(píng)價(jià)方法［J］. 北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)， 2019， 43（6）： 43.

［10］ Feinendegen M， Ziegler M， Spagnoli G， et al. A New Laboratory Test to Evaluate the Problem of Clogging In Mechanical Tunnel Driving With EPB-shields［C］. 2010.

［11］ Mori L，Mooner M，Cha M . Characterizing the influence of stress on foam conditioned sand for EPB tunneling［J］.Tunnelling and Underground Space Technology， 2018， 71：454.

［12］ Meng Q， Qu F， Li S. Experimental investigation on vi-scoplastic parameters of conditioned sands in earth pre-ssure balance shield tunneling［J］. Journal of Mechanica-l Science amp; Technology， 2011， 25（9）：2259.

［13］ Zumsteg R，Ploetze M， Puzrin AM.Effect of Soil Conditioners on the Pressure and Rate-Dependent Shear Strength of Different Clays［J］. Journal of Geotechnical amp; Geoenvironmental Engineering， 2012， 138（9）：1138.

［14］ 馬連叢.富水砂卵石地層盾構(gòu)施工渣土改良研究［J］.隧道建設(shè)，2010，30（4）：411.

［15］ 葉新宇. 泥質(zhì)粉砂巖地層土壓平衡盾構(gòu)渣土改良試驗(yàn)研究與應(yīng)用［D］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2014.

［16］ 徐琳琳，余金，蔣亞龍，等.泡沫性能測(cè)試及其在富水砂層渣土改良中應(yīng)用［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2021，17（S1）：345.

［17］ 魏康林.土壓平衡盾構(gòu)施工中泡沫和膨潤(rùn)土改良土體的微觀機(jī)理分析［J］. 現(xiàn)代隧道技術(shù)，2007（1）：73.

［18］ 魏康林.土壓平衡式盾構(gòu)施工中“理想狀態(tài)土體”的探討［J］.城市軌道交通研究，2007（1）： 67.

［19］ Bezuijen A.Schamincee PEL， Kleinjan JA，Additive Testing for Earth Pressure Balance Shields［C］//Geotechnical Engineering for Transportation Infrastructure，Balkem a.1999，1991-1996.