外文翻譯中文一種對應(yīng)隧道掘進機的測量黏土附著量的方法

1、<p><b>　　中文3620字</b></p><p>　　一種對應(yīng)隧道掘進機的測量黏土附著量的方法</p><p>　　日期：07.12.21 接受日期：08.8.23 出版時間：08.10.31</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　利用隧道掘進機，在通過

2、凝聚力挖掘時會承受較大的土壤堵塞。造成時間上的延誤和費用上的增加。本文介紹一種在發(fā)生黏土粘連時測量附著量的方法。用一種模擬的黏土切割輪機器，用在高嶺土上施加壓縮力變化的辦法來測量記錄。我們正在進行下一步的研究是為了澄清一個影響因素。這個影響因素包括黏土里的礦物質(zhì)對砂輪齒面的摩擦產(chǎn)生的影響因素。這個測試可以在實地考察或現(xiàn)場測試附著力，這樣得到的測量標準值是我們所希望的。</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 </p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　在地下工程中，黏土附著在鋼鐵機械表面可顯著降低機器的工作效率或者直接造成失去工作能力。最近，這個問題發(fā)生在一些由液壓驅(qū)動的盾式隧道掘進機上。圖一顯示了一個被黏土堵塞的隧道掘進

4、機的砂輪。當這種堵塞發(fā)生時，隧道掘進過程必須停止并且需要把砂輪取出清理干凈，這樣一來會帶來時間上的延誤和影響預期的進度。因此有一個關(guān)于土壤中黏土性能的調(diào)查報告同時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)民在耕作時會產(chǎn)生對黏土性能的問題，也就是說什么樣的土適合莊家的生長。第一個關(guān)于這些現(xiàn)象的報告是在1960年研究建筑工業(yè)土層結(jié)構(gòu)的報告上提出來

5、的。在這個時期，對黏土附著力的系統(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，一種對土壤附著力的測試方法和測試條件的研究被大家提上日程，但是迄今為止，還沒有一種被大家普遍接受的測試方法以確定土壤的粘合性能。</p><p>　　未來的隧道工程可能會在粘合性更嚴重的土壤中進行，因此有一個公認的行為標準測試方法是十分必要的。這種方法應(yīng)該可以提供對土

6、壤的粘接性能有定量和定性的信息，在現(xiàn)場調(diào)查中可以被使用，這樣在開發(fā)一片土地時，對預算、招標和承建都有好處。</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、水的膨脹強度、毛細作用，還受到土壤的物理性能的影響和表面吸附力。隧道掘進機的操作方式和泥漿的質(zhì)量都是不好把握的，休斯提出了一個土壤和鋼鐵表面粘附性測試的物理模型，用來測試相關(guān)的影響。作者在本文建議做個測驗，這可能有助于更好了解粘附的物理過程。</p><p>　　土壤特征附著力測試方法</p><p>　　土壤附著的實驗室測試方法可以用在建筑工業(yè)行為標準，這些標準包括：

8、</p><p><b>　　明確界定的參數(shù)</b></p><p><b>　　高分辨率測量</b></p><p>　　重復性高標準巖土實驗室</p><p>　　方便迅速地執(zhí)行一般土壤測試實驗室</p><p>　　簡單的測試設(shè)備，適合現(xiàn)場使用</p>&

9、lt;p><b>　　簡單的測試程序</b></p><p>　　如果可能的話，其他規(guī)定的標準檢驗方法的使用</p><p>　　參照標準化得土壤參數(shù)</p><p>　　這種測試方法被主要的檢測機構(gòu)認可并作為以后測試未來關(guān)于附著問題項目的測試方法。所以，實驗設(shè)備和步驟將變的越來越簡單，關(guān)于實驗方法的確定標準和標準土壤力學參數(shù)將被更好更充

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

11、很可能，土壤測試的數(shù)學解果與剪切原則上測試的結(jié)果會產(chǎn)生出誤差。</p><p>　　與直接拉伸試驗類似，壓縮試驗的對材料的作用力也是施加在表面上的力。對于在土壤中分離鋼時產(chǎn)生的最大單向附著張力和附著強度是非常容易明確的并能做出簡單的解釋說明。</p><p>　　為了貫徹這個原則，在土壤力學領(lǐng)域，必須在土壤表面施壓力，這個測試原則已經(jīng)用在土壤附著力測試上了。特維斯建議作為一種工業(yè)標準測試方

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

13、</b></p><p>　　附著試驗裝置由一個剛樣品（直徑9.0厘米，高4.9厘米）包括一個底盤和一個頭盤組成。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。單位等規(guī)則6.2厘米直徑的附著測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。這個測試安排可用于各種材料的測試。例如:金屬、陶瓷、塑料等。</p><p><b>　　附

14、著測試程序</b></p><p>　　以下這些經(jīng)過初步調(diào)查所確定的最佳的實驗程序，測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，標準普羅科特試驗用2.5公斤。經(jīng)過壓實，土壤表面經(jīng)過精心鏟平或用平滑的樣品放在壓縮和拉伸試驗機（圖五）或者附著試驗缸中。</p><p>　　測試過程如下：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，但用這一個理論在進行試驗時，也可以用其他的液體進行，例如隧道掘進液。</p><p>　　附著試驗時把壓缸垂直上升保持一個固定的高度一段時間，測量土壤濕度。然后拉下附著試驗缸，同時測量力量和速度。</p><p><b>　　測試結(jié)果分析</b></p><p>　　測試結(jié)果分析:把

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

17、>　　系統(tǒng)測試</b></p><p>　　第一次測試，對附著力測試設(shè)備進行了一系列檢查。一個粗糙度為0.1um的附著試驗缸放在另一個有相同粗糙度的試驗缸上。同時在附著試驗缸的表面用純凈水濕潤。圖七顯示了測試狀態(tài)前的兩個氣缸在連接時產(chǎn)生的界面水膜。這個水膜是個分開的圓柱體。測得的應(yīng)力時間關(guān)系如圖八。測得的附著應(yīng)力為5.3和4.9 之間，平均值5.1標準差0.13，等于2.7%的平均值。這些結(jié)果表

18、明，附著應(yīng)力在當且僅當水膜存在時可以非常準確的測量出來。</p><p><b>　　紅土附著試驗</b></p><p><b>　　測試黏土</b></p><p>　　經(jīng)過測試黏土粉為工業(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>　　抗張強度 37.7</p><p><b>　　基礎(chǔ)測試</b></p><p>　　基礎(chǔ)測試確定關(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 。每個系列包括9日至10日測試（5日測試粘稠度0.97）。在基本測試系列的附著力表面粗糙度用0.1um 。相當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 ，壓縮時間是1分鐘，牽引速度為5mm/min 。</p><p>　　這五種基礎(chǔ)測試結(jié)果由時間-粘附應(yīng)力圖顯示出來的（圖九）。隨著粘稠度1.0或1.1樣品測試總是失敗或者測試不出結(jié)果。表明部分附著力高于抗拉

23、強度，而粘稠度0.97樣品測試僅作一次，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的樣品作測試，沒有成功。這表明粘稠度是衡量鋼和黏土之間附著力的關(guān)鍵。</p><p>　　觀察到的測試結(jié)果和他們的統(tǒng)計值見表1，結(jié)果表明粘稠度0.85 0.95和0.97測量結(jié)果變化量小，平均值為7.0到12.9 。這個表上粘稠度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)上測量得到的一套測量數(shù)據(jù)，所以其他的測量以后還要繼續(xù)進行。</p><p>　　這個實驗結(jié)果對含水量和粘附的塑性極限狀態(tài)非常敏感。這對有效控制非常重要。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</p><p>

25、;　　測驗時，對在推力影響下的粗糙度和原料進行調(diào)查，選擇粘稠度0.95時，氣缸的表面粗糙度值見表2.</p><p>　　這一系列試驗用20N、60N和150N的力進行試驗。根據(jù)結(jié)果，每個測驗用5到10步測試，結(jié)果見圖十。在一些測試中，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，當壓縮應(yīng)力小于6.6 時的附著應(yīng)力在4-7 。在較高的壓縮力下，附著應(yīng)力在5-13 。在超過50 的壓縮力時，附著應(yīng)力在4.7-12 。</p><p>　　這些測試系統(tǒng)還與對氣缸的精細拋光有關(guān)。目前，尚未清楚是否有一個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>　　一個測試黏土和鋼之間附著方法的建議。一系列的測試活動都利用這種方法展開測試，從而得出結(jié)論。</p><p>　　粘附無法避免地出現(xiàn)，切割材料或改變它的表面粗糙度。</p><p>　　疏水材料-預期的低粘附-卻顯示出嚴重的附著力問題。</p><p&g

28、t;　　要獲取與顯示正確的結(jié)果，與所選的測試材料、測試方法等參數(shù)必須加以考慮。</p><p>　　壓縮力很關(guān)鍵，必須反復測量。</p><p>　　第一個測試系列表明這是一個適用性的附著力測量方法。然而為了適應(yīng)工業(yè)測試標準，在一般土壤中，進行進一步調(diào)查，以便更新數(shù)據(jù)庫，作者正在進行進一步的研究：</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>　　壓縮時間的變化</b></p><p>　　測量土壤