外文翻譯中文一種對(duì)應(yīng)隧道掘進(jìn)機(jī)的測(cè)量黏土附著量的方法

1、<p><b>　　中文3620字</b></p><p>　　一種對(duì)應(yīng)隧道掘進(jìn)機(jī)的測(cè)量黏土附著量的方法</p><p>　　日期：07.12.21 接受日期：08.8.23 出版時(shí)間：08.10.31</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　利用隧道掘進(jìn)機(jī)，在通過(guò)

2、凝聚力挖掘時(shí)會(huì)承受較大的土壤堵塞。造成時(shí)間上的延誤和費(fèi)用上的增加。本文介紹一種在發(fā)生黏土粘連時(shí)測(cè)量附著量的方法。用一種模擬的黏土切割輪機(jī)器，用在高嶺土上施加壓縮力變化的辦法來(lái)測(cè)量記錄。我們正在進(jìn)行下一步的研究是為了澄清一個(gè)影響因素。這個(gè)影響因素包括黏土里的礦物質(zhì)對(duì)砂輪齒面的摩擦產(chǎn)生的影響因素。這個(gè)測(cè)試可以在實(shí)地考察或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試附著力，這樣得到的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)值是我們所希望的。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞

3、</b></p><p>　　附著力 黏土 表面效應(yīng) 邊界層效應(yīng) 隧道工程 土壤力學(xué) </p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　在地下工程中，黏土附著在鋼鐵機(jī)械表面可顯著降低機(jī)器的工作效率或者直接造成失去工作能力。最近，這個(gè)問(wèn)題發(fā)生在一些由液壓驅(qū)動(dòng)的盾式隧道掘進(jìn)機(jī)上。圖一顯示了一個(gè)被黏土堵塞的隧道掘進(jìn)

4、機(jī)的砂輪。當(dāng)這種堵塞發(fā)生時(shí)，隧道掘進(jìn)過(guò)程必須停止并且需要把砂輪取出清理干凈，這樣一來(lái)會(huì)帶來(lái)時(shí)間上的延誤和影響預(yù)期的進(jìn)度。因此有一個(gè)關(guān)于土壤中黏土性能的調(diào)查報(bào)告同時(shí)提供定性和定量的信息是十分必要的。</p><p>　　從1838年開始人們開始調(diào)查研究這些現(xiàn)象。例如，在早期，農(nóng)民在耕作時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)黏土性能的問(wèn)題，也就是說(shuō)什么樣的土適合莊家的生長(zhǎng)。第一個(gè)關(guān)于這些現(xiàn)象的報(bào)告是在1960年研究建筑工業(yè)土層結(jié)構(gòu)的報(bào)告上提出來(lái)

5、的。在這個(gè)時(shí)期，對(duì)黏土附著力的系統(tǒng)性研究與1960年以后得隧道中遇到的土壤情況聯(lián)系到了一起，但是對(duì)于土壤和鋼鐵的接觸表面的相互作用還是不了解。因此，一種對(duì)土壤附著力的測(cè)試方法和測(cè)試條件的研究被大家提上日程，但是迄今為止，還沒(méi)有一種被大家普遍接受的測(cè)試方法以確定土壤的粘合性能。</p><p>　　未來(lái)的隧道工程可能會(huì)在粘合性更嚴(yán)重的土壤中進(jìn)行，因此有一個(gè)公認(rèn)的行為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法是十分必要的。這種方法應(yīng)該可以提供對(duì)土

6、壤的粘接性能有定量和定性的信息，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中可以被使用，這樣在開發(fā)一片土地時(shí)，對(duì)預(yù)算、招標(biāo)和承建都有好處。</p><p><b>　　土壤附著力</b></p><p>　　僅在粘性土壤中含有10%-20%黏土礦物發(fā)生粘連。根據(jù)土壤成分分析，粘性土壤的固體表面的粘附性依賴于從土壤中吸收的水量，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)粘附力還受到邊界層的影響。其中，水的影響包括水層吸附力、水壓力、

7、水量、水的膨脹能力、水的膨脹強(qiáng)度、毛細(xì)作用，還受到土壤的物理性能的影響和表面吸附力。隧道掘進(jìn)機(jī)的操作方式和泥漿的質(zhì)量都是不好把握的，休斯提出了一個(gè)土壤和鋼鐵表面粘附性測(cè)試的物理模型，用來(lái)測(cè)試相關(guān)的影響。作者在本文建議做個(gè)測(cè)驗(yàn)，這可能有助于更好了解粘附的物理過(guò)程。</p><p>　　土壤特征附著力測(cè)試方法</p><p>　　土壤附著的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法可以用在建筑工業(yè)行為標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)包括：

8、</p><p><b>　　明確界定的參數(shù)</b></p><p><b>　　高分辨率測(cè)量</b></p><p>　　重復(fù)性高標(biāo)準(zhǔn)巖土實(shí)驗(yàn)室</p><p>　　方便迅速地執(zhí)行一般土壤測(cè)試實(shí)驗(yàn)室</p><p>　　簡(jiǎn)單的測(cè)試設(shè)備，適合現(xiàn)場(chǎng)使用</p>&

9、lt;p><b>　　簡(jiǎn)單的測(cè)試程序</b></p><p>　　如果可能的話，其他規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法的使用</p><p>　　參照標(biāo)準(zhǔn)化得土壤參數(shù)</p><p>　　這種測(cè)試方法被主要的檢測(cè)機(jī)構(gòu)認(rèn)可并作為以后測(cè)試未來(lái)關(guān)于附著問(wèn)題項(xiàng)目的測(cè)試方法。所以，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和步驟將變的越來(lái)越簡(jiǎn)單，關(guān)于實(shí)驗(yàn)方法的確定標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)土壤力學(xué)參數(shù)將被更好更充

10、分的證明。</p><p><b>　　土壤附著試驗(yàn)原則</b></p><p>　　兩種材料之間經(jīng)常使用的三維向心力測(cè)試的主要原則：剝離、剪切和直接拉伸的關(guān)系。剝離測(cè)試對(duì)土壤松動(dòng)、被挖掘等感興趣；剪切試驗(yàn)可以測(cè)量出一個(gè)結(jié)果，但這個(gè)結(jié)果可被測(cè)量出的土壤力學(xué)系數(shù)的結(jié)果所干擾。這樣一來(lái)，就不容易分辨出附著力的剪切強(qiáng)度了。此外，剪切試驗(yàn)得應(yīng)力條件使得剪切機(jī)的位置不能被確定，

11、很可能，土壤測(cè)試的數(shù)學(xué)解果與剪切原則上測(cè)試的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生出誤差。</p><p>　　與直接拉伸試驗(yàn)類似，壓縮試驗(yàn)的對(duì)材料的作用力也是施加在表面上的力。對(duì)于在土壤中分離鋼時(shí)產(chǎn)生的最大單向附著張力和附著強(qiáng)度是非常容易明確的并能做出簡(jiǎn)單的解釋說(shuō)明。</p><p>　　為了貫徹這個(gè)原則，在土壤力學(xué)領(lǐng)域，必須在土壤表面施壓力，這個(gè)測(cè)試原則已經(jīng)用在土壤附著力測(cè)試上了。特維斯建議作為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方

12、法。</p><p>　　關(guān)于這個(gè)測(cè)試原則的一個(gè)主要問(wèn)題是區(qū)分在材料界面的附著強(qiáng)度和在土壤中的抗張強(qiáng)度的區(qū)別。如果鋼鐵和土壤內(nèi)的接口沒(méi)有破裂，則本身的強(qiáng)度高于拉伸土壤的強(qiáng)度，即大于抗張強(qiáng)度。因此無(wú)法測(cè)量，只要在固體表面上沒(méi)有留下土壤就可以進(jìn)行測(cè)量。</p><p><b>　　附著試驗(yàn)</b></p><p><b>　　附著測(cè)試設(shè)備

13、</b></p><p>　　附著試驗(yàn)裝置由一個(gè)剛樣品（直徑9.0厘米，高4.9厘米）包括一個(gè)底盤和一個(gè)頭盤組成。圖三 圖四。土壤樣本被放置到下環(huán)規(guī)定的位置。規(guī)定的條件：含水量、壓實(shí)。單位等規(guī)則6.2厘米直徑的附著測(cè)試缸是作表面土壤所需要的。圓柱的截面表面積是30.2平方厘米。這個(gè)測(cè)試安排可用于各種材料的測(cè)試。例如:金屬、陶瓷、塑料等。</p><p><b>　　附

14、著測(cè)試程序</b></p><p>　　以下這些經(jīng)過(guò)初步調(diào)查所確定的最佳的實(shí)驗(yàn)程序，測(cè)量土壤樣品的凝聚力用到土壤樣品環(huán)。人們發(fā)現(xiàn)土壤樣品最好放三層，壓實(shí)，標(biāo)準(zhǔn)普羅科特試驗(yàn)用2.5公斤。經(jīng)過(guò)壓實(shí)，土壤表面經(jīng)過(guò)精心鏟平或用平滑的樣品放在壓縮和拉伸試驗(yàn)機(jī)（圖五）或者附著試驗(yàn)缸中。</p><p>　　測(cè)試過(guò)程如下：土壤表面與得失離子的水。重要的是使用離子水蒸發(fā)，一避免和控制鋼筒和土壤

15、之間產(chǎn)生粘附膜。水失去離子，以避免不確定的離子混在土壤樣品中，但用這一個(gè)理論在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，也可以用其他的液體進(jìn)行，例如隧道掘進(jìn)液。</p><p>　　附著試驗(yàn)時(shí)把壓缸垂直上升保持一個(gè)固定的高度一段時(shí)間，測(cè)量土壤濕度。然后拉下附著試驗(yàn)缸，同時(shí)測(cè)量力量和速度。</p><p><b>　　測(cè)試結(jié)果分析</b></p><p>　　測(cè)試結(jié)果分析:把

16、測(cè)量記錄繪制成力量-時(shí)間圖（圖六）。拉力和橫坐標(biāo)（如果附著試驗(yàn)缸的自重被列入測(cè)試程序）的最大差值表示提供附著力（或土壤樣品的拉力）。比較和其他作者報(bào)告的結(jié)果，力量轉(zhuǎn)化為壓力除以部分粘附試驗(yàn)的圓柱表面積。</p><p>　　為了驗(yàn)證測(cè)試方法，粘附測(cè)試進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。材料分別為工業(yè)用土和均質(zhì)黏土。在每個(gè)情況下，只有一個(gè)測(cè)試參數(shù)（粘稠度）的變化與其他參數(shù)保持不變。</p><p><b

17、>　　系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p>　　第一次測(cè)試，對(duì)附著力測(cè)試設(shè)備進(jìn)行了一系列檢查。一個(gè)粗糙度為0.1um的附著試驗(yàn)缸放在另一個(gè)有相同粗糙度的試驗(yàn)缸上。同時(shí)在附著試驗(yàn)缸的表面用純凈水濕潤(rùn)。圖七顯示了測(cè)試狀態(tài)前的兩個(gè)氣缸在連接時(shí)產(chǎn)生的界面水膜。這個(gè)水膜是個(gè)分開的圓柱體。測(cè)得的應(yīng)力時(shí)間關(guān)系如圖八。測(cè)得的附著應(yīng)力為5.3和4.9 之間，平均值5.1標(biāo)準(zhǔn)差0.13，等于2.7%的平均值。這些結(jié)果表

18、明，附著應(yīng)力在當(dāng)且僅當(dāng)水膜存在時(shí)可以非常準(zhǔn)確的測(cè)量出來(lái)。</p><p><b>　　紅土附著試驗(yàn)</b></p><p><b>　　測(cè)試黏土</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)測(cè)試黏土粉為工業(yè)用中等高嶺土，可塑性為同等量其他黏土的大約50%。物理機(jī)械性能：</p><p>　　密度

19、 2.71</p><p>　　液限 47.8%</p><p>　　塑性極限 21.7%</p><p>　　塑性指數(shù)

20、 26.1%</p><p>　　收縮限度 20.0%</p><p>　　吸水率 65.5%</p><p>　　粘合力 5.2</p><

21、;p>　　摩擦角 14.9</p><p>　　抗張強(qiáng)度 37.7</p><p><b>　　基礎(chǔ)測(cè)試</b></p><p>　　基礎(chǔ)測(cè)試確定關(guān)于粘稠度的最合理的值。所選的粘稠度是0.85 0.97

22、1.0 1.1 。每個(gè)系列包括9日至10日測(cè)試（5日測(cè)試粘稠度0.97）。在基本測(cè)試系列的附著力表面粗糙度用0.1um 。相當(dāng)于黏土的晶粒尺寸的1/10 。選擇60N的壓縮力?？梢缘贸鰤簯?yīng)力為20 ，壓縮時(shí)間是1分鐘，牽引速度為5mm/min 。</p><p>　　這五種基礎(chǔ)測(cè)試結(jié)果由時(shí)間-粘附應(yīng)力圖顯示出來(lái)的（圖九）。隨著粘稠度1.0或1.1樣品測(cè)試總是失敗或者測(cè)試不出結(jié)果。表明部分附著力高于抗拉

23、強(qiáng)度，而粘稠度0.97樣品測(cè)試僅作一次，而粘稠度0.95的僅作兩次，所以這些樣品的粘稠度的值都是被假定。薩姆普里斯用粘稠度為0.85的樣品作測(cè)試，沒(méi)有成功。這表明粘稠度是衡量鋼和黏土之間附著力的關(guān)鍵。</p><p>　　觀察到的測(cè)試結(jié)果和他們的統(tǒng)計(jì)值見表1，結(jié)果表明粘稠度0.85 0.95和0.97測(cè)量結(jié)果變化量小，平均值為7.0到12.9 。這個(gè)表上粘稠度0.95 0.97 的值是被假定的。</p&g

24、t;<p>　　由于這是一套粘稠度在0.95 土壤基礎(chǔ)上測(cè)量得到的一套測(cè)量數(shù)據(jù)，所以其他的測(cè)量以后還要繼續(xù)進(jìn)行。</p><p>　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)含水量和粘附的塑性極限狀態(tài)非常敏感。這對(duì)有效控制非常重要。此外，結(jié)果顯示粘附可以在鋼和土壤的表面產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。這時(shí)土壤的粘稠度就超出了限度。</p><p>　　壓縮應(yīng)力的影響、粘附試驗(yàn)</p><p>

25、;　　測(cè)驗(yàn)時(shí)，對(duì)在推力影響下的粗糙度和原料進(jìn)行調(diào)查，選擇粘稠度0.95時(shí)，氣缸的表面粗糙度值見表2.</p><p>　　這一系列試驗(yàn)用20N、60N和150N的力進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)結(jié)果，每個(gè)測(cè)驗(yàn)用5到10步測(cè)試，結(jié)果見圖十。在一些測(cè)試中，可以看到一些黏土附著在氣缸的壁面上。</p><p>　　所有這些結(jié)果表明附著受到材料和粗糙度的影響，尤其是聚四氟乙烯的附著試驗(yàn)要提供非常低的附著應(yīng)力。&l

26、t;/p><p>　　可觀察到粘附應(yīng)力和壓縮之間存在相關(guān)性，當(dāng)壓縮應(yīng)力小于6.6 時(shí)的附著應(yīng)力在4-7 。在較高的壓縮力下，附著應(yīng)力在5-13 。在超過(guò)50 的壓縮力時(shí)，附著應(yīng)力在4.7-12 。</p><p>　　這些測(cè)試系統(tǒng)還與對(duì)氣缸的精細(xì)拋光有關(guān)。目前，尚未清楚是否有一個(gè)特定的壓縮力能造成最大的附著力。壓力粘附力增加與提高應(yīng)力的平均值見表2.</p>

27、<p><b>　　結(jié)論與展望</b></p><p>　　一個(gè)測(cè)試黏土和鋼之間附著方法的建議。一系列的測(cè)試活動(dòng)都利用這種方法展開測(cè)試，從而得出結(jié)論。</p><p>　　粘附無(wú)法避免地出現(xiàn)，切割材料或改變它的表面粗糙度。</p><p>　　疏水材料-預(yù)期的低粘附-卻顯示出嚴(yán)重的附著力問(wèn)題。</p><p&g

28、t;　　要獲取與顯示正確的結(jié)果，與所選的測(cè)試材料、測(cè)試方法等參數(shù)必須加以考慮。</p><p>　　壓縮力很關(guān)鍵，必須反復(fù)測(cè)量。</p><p>　　第一個(gè)測(cè)試系列表明這是一個(gè)適用性的附著力測(cè)量方法。然而為了適應(yīng)工業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，在一般土壤中，進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查，以便更新數(shù)據(jù)庫(kù)，作者正在進(jìn)行進(jìn)一步的研究：</p><p><b>　　不用的黏土</b>

29、</p><p><b>　　非濕土壤表面</b></p><p><b>　　較高的壓縮應(yīng)力</b></p><p><b>　　溫度的變化</b></p><p><b>　　壓縮時(shí)間的變化</b></p><p>　　測(cè)量土壤