加砂泥浆在砂性地层中的堵塞机制及成膜结构分析

泥水盾构在高透水地层成膜困难是当前工程中亟待解决的难题,在泥浆中添加粗粒材料是解决此问题的一种有效手段。文章采用自行设计的泥浆侵入地层成膜试验装置,选取轻质砂作为泥浆粗粒材料,改变其粒径,测定不同添加量和不同加载条件下的成膜滤失量和成膜时间,分析粗粒材料的粒径对成膜特征的影响,并由此提出一种三角化计算方法,可用于快速确定粗粒材料对地层孔隙尺寸的影响范围。结果表明:(1)在本试验地层条件下,添加粗粒材料可显著减小粒间孔隙尺寸,有效提高堵塞效率;(2)粗粒材料的粒径对成膜特征有较大影响,粒径较小的粗粒材料堵塞效果更好,其成膜特征较为稳定,粒径较大的粗粒材料成膜特征波动性较大;(3)不同粒径粗粒材料参与下最终形成的泥膜结构不同,粗粒材料粒径较大时形成混合型泥膜结构,粒径较小时形成双层型泥膜结构。