第16讲盾构机机械系统
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道建设的重型机械设备，其工作原理是通过推进盾构机头部，同时进行土层的开挖和支护，实现隧道的掘进和建设。
一、盾构机的组成部分1. 盾构机头部：盾构机头部是盾构机的核心部分，由刀盘、推进缸、刀臂等组成。
刀盘上装有刀片，通过旋转切割土层，推进缸则用于推进盾构机向前移动。
2. 推进系统：推进系统由推进缸、推进液压站等组成，通过液压系统提供动力，推动盾构机前进。
3. 隧道衬砌系统：隧道衬砌系统用于支护隧道，通常由预制混凝土段、钢筋网、注浆设备等组成。
4. 泥水处理系统：盾构机在掘进过程中会产生大量泥浆，泥水处理系统用于处理和回收泥浆。
5. 控制系统：盾构机的控制系统用于监测和控制盾构机的运行状态，包括刀盘转速、推进速度、液压系统压力等参数。
二、盾构机的工作过程1. 准备工作：在开始盾构施工之前，需要进行现场勘探和测量，确定隧道的位置和地质情况。
然后，搭建起盾构机的施工平台和支撑结构。
2. 开始掘进：盾构机头部进入掘进区域后，刀盘开始旋转，刀片切割土层，同时推进缸推动盾构机向前移动。
盾构机掘进的同时，泥浆通过刀盘和刀臂上的泥浆管道排出。
3. 土层支护：盾构机掘进后，需要进行土层的支护，以防止隧道坍塌。
通常采用预制混凝土段作为隧道衬砌，通过隧道衬砌系统安装在盾构机后部。
4. 泥水处理：盾构机在掘进过程中产生的泥浆通过泥水处理系统进行处理和回收。
泥浆中的固体颗粒通过离心机和过滤器分离，回收后的水可以重新用于盾构机的工作。
5. 盾构机的推进和掘进不断进行，直到到达目标位置。
在到达目标位置后，盾构机停止工作，进行拆解和维护。
三、盾构机的优势和应用领域1. 盾构机具有高效、安全、环保等优势，能够快速掘进隧道，减少对周围环境的影响。
2. 盾构机广泛应用于地铁、隧道、水利工程等领域，可以用于城市地下交通建设、水利隧道建设等。
3. 盾构机可以适应各种地质条件，如软土、黏土、砂砾等，具有较强的适应性和灵活性。
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的重型机械设备，其工作原理是通过推进机构将盾构机沿着隧道轴线推进，同时利用盾构机的钻头切削土层，然后通过输送系统将切削土层从隧道尾部运出。
一、盾构机的组成部分1. 盾构机主体：包括盾构机壳体、推进机构、切削系统等。
盾构机壳体是盾构机的主要承重部分，用于保护工作人员和设备。
推进机构是盾构机的动力系统，负责推进盾构机并控制推进速度。
切削系统由刀盘、刀盘电机、刀盘刀具等组成，用于切削土层。
2. 输送系统：包括土层输送系统和衬砌输送系统。
土层输送系统用于将切削土层从切削区域输送到隧道尾部，通常由螺旋输送机和螺旋输送机电机组成。
衬砌输送系统用于将衬砌材料输送到切削区域，通常由输送带和输送带电机组成。
3. 泥浆系统：用于控制切削区域的土层稳定，防止坍塌。
泥浆系统由泥浆循环系统和泥浆处理系统组成。
泥浆循环系统通过泵将泥浆注入切削区域，形成泥浆层，保持土层稳定。
泥浆处理系统用于处理和回收泥浆。
二、盾构机的工作流程1. 准备工作：确定隧道的设计参数、地质勘探结果和施工方案。
安装盾构机并进行调试，检查各部件是否正常运转。
2. 开始推进：启动盾构机的推进机构，使其向前推进。
同时，启动切削系统，刀盘开始切削土层。
切削的土层通过输送系统运输到隧道尾部。
3. 控制土层稳定：在切削区域注入泥浆，形成泥浆层，保持土层稳定，防止坍塌。
泥浆通过泥浆系统循环使用，同时进行处理和回收。
4. 衬砌施工：当切削到一定距离后，开始进行衬砌施工。
通过输送系统将衬砌材料输送到切削区域，工人进行衬砌作业。
5. 推进和衬砌循环进行：推进机构持续推进盾构机，切削系统不断切削土层，输送系统将切削土层运输到隧道尾部，同时进行衬砌施工。
6. 完成施工：当盾构机推进到设计的目标位置后，停止推进和切削工作。
进行最后的检查和清理工作，确认隧道施工质量。
三、盾构机的优势和应用领域1. 高效快速：盾构机能够连续推进，施工速度较快，适用于大规模的隧道工程。
盾构机的讲解
盾构机的讲解盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用设备，它采用盾构法施工原理，是现代化隧道工程中不可或缺的重要装备。
盾构机能够有效地降低工程施工风险，提高施工效率，保证工程质量。
本文将从盾构机的工作原理、结构组成、施工流程和应用领域等方面进行详细讲解。
工作原理盾构机主要通过盾构的方式进行地下隧道开挖。
盾构机的工作原理是在盾构机头部安装刀具，由液压系统驱动刀具旋转切削地层，同时通过液压顶推系统推进盾构机整体，形成一个封闭的工作面，在施工的同时支撑土体。
盾构机还会排出隧道开挖时产生的泥浆或者石料。
结构组成1.盾构机主体：包括盾构圆盘、尾部推进装置、作业室等部分。
2.刀具系统：用于切削地层的重要部分，通常采用硬质合金刀具。
3.液压系统：提供动力支撑，驱动盾构机的工作。
4.注浆系统：用于土层稳固，减少地层位移。
5.排土系统：排出隧道开挖时产生的泥浆或者石料。
施工流程1.施工前准备：确定隧道线路、进行现场钻探、安装盾构机等。
2.盾构机施工：盾构机推进、切削、排土、注浆等工作。
3.隧道贯通：完成盾构机开挖后，隧道贯通。
4.隧道衬砌：进行隧道衬砌工作，保证隧道的结构安全。
5.隧道检验验收：对隧道进行检验验收，确保质量合格。
应用领域盾构机在地下管廊、地铁、交通隧道、水利隧洞等工程中得到广泛应用。
盾构机可以开挖各种类型的地下工程，同时由于其施工方式的灵活性和高效性，能够适应不同地层的复杂情况。
结语盾构机作为现代化隧道工程的重要设备，发挥了不可替代的作用。
通过本文的讲解，相信读者对盾构机的工作原理、结构组成、施工流程和应用颁奖都有了更深入的了解。
希望本文能为相关领域的从业人员提供一定的参考和帮助。
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，它能够在地下开挖隧道并同时进行支护。
盾构机的工作原理是通过推进系统和土压平衡系统的协同作用来完成隧道的开挖和支护。
一、推进系统盾构机的推进系统主要由刀盘、推进缸、主推进液压缸、副推进液压缸等组成。
刀盘是盾构机的核心部件，它由大量的刀片和刀臂组成，通过旋转来切割土层。
推进缸通过液压系统提供推进力，推动刀盘前进。
主推进液压缸和副推进液压缸则用于控制盾构机的水平和垂直推进。
在工作过程中，盾构机首先将刀盘推入地下，然后通过液压系统提供的推进力，推动刀盘不断前进。
同时，盾构机还会将土层切割下来，并通过输送系统将其排出。
随着刀盘的推进，盾构机会不断进行支护，以确保隧道的稳定。
二、土压平衡系统盾构机的土压平衡系统是保证隧道施工安全的关键部件。
它通过控制隧道内外的土压差，使得施工现场的土体保持平衡，防止地下水和泥浆涌入隧道。
土压平衡系统主要由先后密封室、压缩空气系统、排土系统等组成。
先后密封室用于控制隧道内外的土压差，防止土体塌方。
压缩空气系统则用于控制密封室内的气压，保持密封室内的压力略高于外界，以防止地下水和泥浆渗入隧道。
排土系统则用于将切割下来的土层排出隧道。
在工作过程中，盾构机通过土压平衡系统的协同作用，控制隧道内外的土压差，使得土体保持平衡。
这样可以减少地下水和泥浆渗入隧道，保证施工现场的安全。
三、其他系统除了推进系统和土压平衡系统，盾构机还包括供电系统、液压系统、控制系统等。
供电系统为盾构机提供电力，液压系统则提供动力，控制系统则用于对盾构机的各个系统进行控制和监测。
总结：盾构机通过推进系统和土压平衡系统的协同作用，实现了隧道的开挖和支护。
推进系统通过刀盘的切割和推进缸的推进力，完成隧道的前进。
土压平衡系统则通过控制隧道内外的土压差，保持施工现场的稳定和安全。
除此之外，盾构机还包括供电系统、液压系统和控制系统等。
这些系统的协同工作，使得盾构机能够高效、安全地进行地下隧道施工。
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，其工作原理是通过推进盾构机来实现隧道的挖掘和支护。
下面将详细介绍盾构机的工作原理。
1. 盾构机的组成部分盾构机主要由盾构壳体、刀盘、推进系统、支撑系统、排土系统和控制系统等组成。
- 盾构壳体：盾构壳体是盾构机的主体结构，由数个壳体环节组成，形成一个完整的环形结构。
- 刀盘：刀盘位于盾构壳体前端，用于破碎地层并将土层推入盾构机的内部。
- 推进系统：推进系统由液压缸、推进液压缸和推进盾构壳体等组成，用于推动盾构机向前推进。
- 支撑系统：支撑系统用于支撑盾构机的壳体，以保证施工过程中的稳定性。
- 排土系统：排土系统由螺旋输送机和螺旋输送机驱动器组成，用于将挖掘的土层从盾构机内部排出。
- 控制系统：控制系统用于监控和控制盾构机的各个部分，确保施工的安全和顺利进行。
2. 盾构机的工作过程盾构机的工作过程主要包括推进、挖掘、支护和排土四个阶段。
- 推进阶段：在推进阶段，盾构机通过推进系统推动盾构壳体向前推进。
推进过程中，盾构机同时进行挖掘和支护，确保施工的安全和稳定。
- 挖掘阶段：在挖掘阶段，盾构机的刀盘开始旋转，通过切割和破碎地层，将土层推入盾构机的内部。
同时，盾构机的排土系统开始工作，将挖掘的土层从盾构机内部排出。
- 支护阶段：在支护阶段，盾构机通过支撑系统对挖掘的隧道进行支护。
支撑系统通常包括液压支架和预制段等，用于加固隧道壁面，防止地层塌方。
- 排土阶段：在排土阶段，盾构机的排土系统将挖掘的土层从盾构机内部排出。
排土系统通常采用螺旋输送机，通过螺旋输送机将土层输送到地面上。
3. 盾构机的应用领域盾构机广泛应用于地铁、隧道、水利工程、交通隧道等领域。
其优势在于可以减少对地表的干扰，提高施工效率，降低工人的劳动强度。
4. 盾构机的发展趋势随着科技的不断进步，盾构机的技术也在不断创新和改进。
目前，一些新型的盾构机已经具备了自动化、智能化的特点，能够实现自主导航、在线监测和远程控制等功能。
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于隧道掘进的机械设备，它采用盾构法进行掘进作业。
盾构机工作原理包括盾构机的结构组成、掘进过程和工作原理。
一、盾构机的结构组成1. 盾构机主体结构：盾构机主体由前部掘进机构和后部支撑机构组成。
前部掘进机构包括刀盘、推进装置和掘进腔体，用于掘进地下隧道。
后部支撑机构包括支撑系统、推进系统和尾部密封装置，用于支撑和稳定掘进工作面。
2. 刀盘：刀盘是盾构机的核心部件，由刀盘主轴、刀盘壳体和刀具组成。
刀盘壳体上安装有刀具，通过刀具的旋转和推进，实现地层的破碎和掘进。
3. 推进装置：推进装置由液压缸、推进支架和推进腔体组成，用于推动盾构机向前掘进。
推进装置通过液压缸的伸缩，推动推进支架向前挪移，同时推动盾构机前进。
4. 支撑系统：支撑系统由液压支撑腔体、支撑腿和支撑板组成，用于支撑和稳定掘进工作面。
支撑系统可以根据地层情况自动调整支撑板的位置和角度，确保掘进工作面的稳定和安全。
5. 尾部密封装置：尾部密封装置用于防止土层和水的侵入，保持掘进工作面的干燥和安全。
尾部密封装置通过密封垫和密封门的组合，实现对尾部空腔的封闭。
二、盾构机的掘进过程盾构机的掘进过程主要包括刀盘破碎地层、推进机构推进、支撑机构支护和尾部密封装置的封闭。
1. 刀盘破碎地层：盾构机启动后，刀盘开始旋转，刀具与地层发生碰撞，通过冲击和破碎地层。
刀盘破碎地层的同时，推进装置将盾构机向前推进。
2. 推进机构推进：推进装置通过液压缸的伸缩，推动推进支架向前挪移，同时推动盾构机前进。
推进装置不断推进，使盾构机不断向前掘进。
3. 支撑机构支护：当盾构机掘进一定距离后，支撑系统开始工作。
支撑系统根据地层情况自动调整支撑板的位置和角度，支撑和稳定掘进工作面。
4. 尾部密封装置封闭：当盾构机掘进到目标位置时，尾部密封装置开始工作。
尾部密封装置通过密封垫和密封门的组合，实现对尾部空腔的封闭，防止土层和水的侵入。
三、盾构机的工作原理盾构机的工作原理基于土层的破碎和推进。
盾构机的机械工作原理
盾构机的机械工作原理
盾构机是一种用于隧道施工的机械设备。
它主要由盾构机身、推进系统、环片装配系统、支撑系统、排土系统等组成。
在工作过程中，盾构机首先通过推进系统推进并推土，同时使用液压系统实施控制和调整。
推进系统由盾构机前部的推进缸和推进机构组成。
推进缸推动推进机构向前推进，推土板将土壤推到机头的切割室内。
机械工作原理如下：
1. 切割和开挖：盾构机切割头上装有切割刀具，通过旋转运动将土壤切割成碎片，然后使用刮板将碎片推到切割室中。
同时，螺旋输送装置将土壤从切割室中输送到输送通道中。
2. 推进和支撑：盾构机通过推进系统将自身推进至预定位置。
盾构机的推进缸向前伸出，推动推进机构，推进盾构机身。
同时，支撑系统在盾构机后部提供支撑，防止土壤坍塌。
3. 注浆和后推：为了防止地下水涌入隧道，盾构机采用注浆技术，通过注浆管将注浆材料注入地下。
注浆材料固化后形成注浆帷幕，起到封闭隧道周围岩土的作用。
在注浆完成后，盾构机后退一段距离，进行下一段的开挖工作。
4. 环片安装：在盾构机开挖的同时，环片装配系统负责将环片一环一环地安装在盾构机后部。
环片是预制混凝土段，将隧道的衬砌固定在地下。
5. 排土和处理：排土系统负责将开挖的土壤从盾构机中排出，一般采用螺旋输送装置将土壤输送到地面，然后使用输送带将土壤运送到堆放区域。
盾构机的结构原理及应用
盾构机的结构原理及应用1. 盾构机的概述盾构机是一种用于地下隧道开挖的重型工程机械，广泛应用于地铁、交通隧道、水利工程等领域。
它以其高效、安全、环保的特点，成为现代隧道工程中不可或缺的设备之一。
2. 盾构机的结构组成盾构机主要由以下几个部分组成：2.1 盾构装置盾构装置是盾构机最核心的部分，它由导向系统、切削系统和支撑系统组成。
导向系统用于指导盾构机的前进方向，切削系统则利用刀具对地层进行切削，支撑系统则用于支撑地层，保证隧道的稳定。
2.2 排土系统盾构机在切削地层的过程中，会产生大量的土方。
排土系统的作用是将这些土方从切削面中排出，保证盾构机的正常工作。
排土系统一般包括刮板输土机、螺旋输土机、蓖麻输土管等。
2.3 前后导轨系统前后导轨系统是盾构机中的一个重要组成部分，它用于控制盾构机在隧道中的前进方向。
导轨系统一般由前导轨、后导轨和导轨支架组成，通过控制导轨的移动，可以保证盾构机的准确掘进。
2.4 电气系统盾构机的电气系统包括控制系统、动力系统和传感器系统等。
控制系统用于监控盾构机的各个部分，并控制其运行；动力系统为盾构机提供动力；传感器系统用于检测盾构机的工作状态。
3. 盾构机的工作原理盾构机的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：3.1 掘进盾构机在开始工作前，首先要进行开挖。
盾构机通过切削系统对地层进行切削，并利用导轨系统前进，逐渐开挖出整个隧道。
3.2 排土在掘进的过程中，盾构机会产生大量的土方。
排土系统会将这些土方输送到地面，以便后续处理。
3.3 支护盾构机掘进的同时，还需要进行隧道的支护。
支撑系统会在开挖的同时，对地层进行支撑，保证隧道的稳定。
3.4 安装管片当隧道开挖到一定深度后，盾构机会安装管片进行拼装。
管片是由预制的环形混凝土块组成，通过吊装机械安装在盾构机后部，填补隧道，形成完整的管道结构。
4. 盾构机的应用盾构机的应用非常广泛，主要体现在以下几个方面：4.1 地铁工程盾构机在地铁工程中得到了广泛的应用，它的快速、高效的特点，使得地铁的建设能够更加快速地推进。
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・刀盘中心
： 1处
・固定隔板一侧 ： 7处
・固定搅拌翼前端 ： 1处
・螺旋出渣机 ： 3处
可选择泥浆和泡沫2种类 （7处）
中心 （1处）
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面板前 （5处）
搅拌翼 （1处）
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螺旋机 （3处）
10 2020/11/18
❖ 泡沫施工法即用由特殊发泡材料和压缩空气制成30 ~400μm的细小齿状气泡，代替一直在加泥式土压平衡盾构 法中作为主要添加材料的粘土和膨润土等。
❖ 泡沫盾构工法所使用的泡沫是用专用原料和水制成的混合液 与空气通过泡沫发生器制成的。
❖ 这种专用原料主要是特殊发泡剂和泡沫添加剂。特殊发泡剂 是由各种表面活性剂经过特别调配制成，它的水溶液被称为 A型特殊发泡材料，主要用于粘性土及含水量较少的砂质土。 泡沫添加剂是用矿浆为主要原料的高分子水溶液。如果将特 殊发泡剂的比例降低，代之以泡沫添加剂，那么所形成的水 溶液称之为B型特殊发泡材料。
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❖ 就泥水盾构而言，搅拌机构的功能是使掘削下来的 土砂均匀地混于泥水中，进而利于排泥泵将混有掘 削土砂的浓泥浆排出。
效率，希望把注入口设在刀盘中心突出头的前面、 辐条上或土舱隔板上。 ❖ 注入口结构：因为注入口直接与泥土接触，故必须 像图2-14那样设置可以防止泥土和地下水涌入的防 护头和逆流防止阀。
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9 2020/11/18
注入口的配置举例
・刀盘面板前面 ： 5处
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3 2020/11/18
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❖ 澎润土是一种层状含水硅酸盐。澎润土的矿物学名称为蒙脱 石，民间俗称观音土、胶泥。天然澎润土主要以钙基为主， 可经人工改性为钠基澎润土、有机澎润土和活性白土。澎润 土具有遇水膨胀的特性，钙基澎润土膨胀时，为自身体积的 3倍左右，钠基澎润土膨胀时约为自身体积的15倍左右。利 用澎润土遇水膨胀的性能，人们常用它做成防水材料。
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6 2020/11/18
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泡沫施工法优点（续前）： 4)泡沫可压缩性使开挖面的土压力波动减小，在不影响开挖面
稳定的同时保证顺利掘进。 5)排出土中的泡沫在短时间内会逐渐消除，另外由于泡沫中的
特殊发泡材料是少量的，因此，排出的碴土很快就可以恢复 到注入泡沫前的状态，碴土处理问题容易解决。 6)由于未使用粘土、膨润土，这就避免了隧洞内外的污染，有 助于保持良好的工作环境。 7)泡沫注入设备和制作设备比加泥设备规模小，设备布置、安 装更便利。 该工法能够适用于从沙砾层到粘性土层等广泛地层中施工。
❖ 当盾构开挖面土层含水量较高时，需采用澎润土系统向工作 面加入泥浆。加泥装置由泥箱、泵、压力表、流量仪、注入 管路、手动球阀等构成。注入泵压送的泥浆液，通过输送管 道在门架车与盾构的连接桥处和泡沫系统相连通。
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4 2020/11/18
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二、搅拌机构
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❖ 应该说搅拌机构是土压盾构和泥水盾构的专用机构。 ❖ 就土压盾构而言，搅拌机构的功能是搅拌注入添加材后的舱
内掘削土砂，提高其塑流性，严防堆积粘固，利于排土效果 的提高。该搅拌机构包括以下几个部分： ❖ (1)掘削刀盘； ❖ (2)掘削刀盘背面的搅拌叶片； ❖ (3)螺旋输送机轴上的搅拌叶片； ❖ (4)设在隔板上的固定、可动搅拌叶片； ❖ (5)设置在舱内的单独驱动的搅拌叶片。
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7 2020/11/18
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8 2020/11/18
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2.注入装置 ❖ 添加材的注入装置有添加材配制设备、添加材注入
泵、输送添加材的管线及添加材注入口等。 ❖ 注入口位置：考虑到掘削泥土和添加材的搅拌混合
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5 2020/11/18
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❖ 泡沫施工优点： ❖ 1)粘性土地基中，泡沫起着界面活性剂的作用，可有效防止
开挖土附着于刀盘上和土压室内壁，防止泥饼现象，使掘进 工作顺利地进行。 ❖ 2)沙性土和砂砾土地基中，泡沫的支承作用使开挖土的流动 性提高，土压室内泥土不会产生拥堵，刀盘及螺旋输送机的 驱动扭矩减小，刀具磨损减小，从而有利于盾构机掘进。 ❖ 3)微细泡沫置换了土颗粒中的空隙水，提高了土的止水性， 能较容易地开挖地下水位较高的砂砾土地基，而且可以有效 地防止螺旋输送机泥水喷涌。
《大型施工机械》——盾构机部分
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第十六讲
盾构机构造（2）
主讲：郭京波
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1 2020/11/18
目录
一、 添加材注入装置 二、 搅拌机构 三、 排土机构 四、 管片拼装机构 五、 其它配套设备 六、 盾构基本参数的选定
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2 2020/11/18
一、 添加材注入装置（土压盾构） 石家庄铁道学院
❖ 1.添加材 ❖ 对细粒成分(粘土、淤泥)少的地层而言，刀盘掘削下来的泥
土的塑流性很难满足排土机构直接排放的条件，且抗渗性也 差。为此必须向这种掘削泥土中注入添加材，以便改变其塑 流性、抗渗性，使其达到排土机构可以排放的条件。 ❖ 通常使用的添加材有膨润土、粘土、陶土等天然矿物类材料、 高吸水性树脂类材料、水溶性高分子类材料、表面活性类特 殊气泡剂材料。
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11 2020/11/18
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12 2020/11/18
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搅拌盲区 Shijiazhuang railway institute
13 2020/11/18