钟嘉政，王树英, 2，刘朋飞，王海波

(1.中南大学 土木工程学院，长沙 410075； 2.重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学),长沙 410075)

土压平衡盾构法因其对地表影响程度低、占用地面空间小等优势广泛应用于城市隧道建设。盾构掘进时常往刀盘前方、土舱或螺旋输送机内添加改良剂把渣土改良成合适的塑流性状态，旨在保证进排土的顺畅以及控制进出土量的平衡[1-2]，从而规避掘进参数波动幅度大、刀盘结泥饼、螺旋输送机喷涌、地层损失等风险[3-4]。为确保盾构安全高效掘进，需充分认识改良渣土力学行为，明确其合适改良状态的评价指标。因此，学者们研究了改良渣土塑流性及力学特征，通过分析渣土状态、盾构掘进参数或地层变位响应，提出了渣土合理状态的不同评价指标。研究手段主要如下：

1)现场测试和坍落度试验。Quebaud等[5]提出了渣土的合理坍落度范围，Ye等[6]建立了坍落度与渣土含水率、改良参数的经验关系，制定了合适改良方案。然而，该手段缺乏对渣土理论模型的探讨而仅能做定性分析或提出针对特定地层的经验公式，而且坍落度试验是在大气压条件下开展，所得坍落度值是静态指标，不能准确反映土舱或螺旋输送机内带压状态下渣土的流动状态。

2)缩尺模型试验。孟庆琳等[7]等建立了盾构掘进与进排土的试验模型，通过土舱压力分布特征、螺旋输送机扭矩以及沿程压力梯度来评价渣土的流动特性，但相关模型系统复杂、成本高昂，故操作难度大，数据采集量有限，评价指标具有唯象性且不能深入剖析流动介质特性对流态的影响。……