2、国内外研究现状：

针对孔壁和管道间的环状空间中的混合泥浆，国内外学者采取了现场检测、室内模型实验、数值模拟等手段研究它的物理力学性质变化规律。

在先导孔钻进和扩孔过程中，泥浆压力高达1~2MPa，相当于l00~200 m高的水头压力[4]，当泥浆压力过大时将强烈破坏周围地层，为研究合适的泥浆压力，刘杰[5]研究了泥浆在地层中的作用机理，揭示了泥浆在地层中的渗流规律。余剑平等人[3]分析了定向钻穿越冲湖积土层时的泥浆溢出现象，通过钻孔观察得出渗透泥浆呈“土、丰”字型分布，扩散半径约为管径的2~3倍，渗透泥浆层的厚度一般约2~3mm。赵明华等人[6]分析了HDD穿越监利洪湖大堤引起堤脚冒浆的原因，认为冒浆与上覆土体的厚度、粘性，钻压、钻井液粘度等参数有关。晁东辉[7]采用了有限元数值方法模拟水平定向钻孔施工的过程，研究了施工过程中泥浆对孔壁的影响。关立志[8]认为管道与孔壁之间的空洞经过一段时间会引起上履土体下沉、堤防塌陷等灾害。宋新江等人[2]根据《土坝坝体灌浆技术规范》中规定的地层最大容许灌浆压力分析了河堤发生塌陷的可能原因：①当孔道四周泥浆压力消散，引起孔内过量坍塌，是地面形成裂缝和塌陷的一个主要原因。②当管道穿过的砂层为粉砂、粉细砂、细砂或中砂，受扰动后强度降低易塌落。③ 泥浆压力消散或大量减小后便会产生沉淀，同时在管道四周的环空间隙中泥浆与土的混合物会产生固结变形，这种固结作用会引起土体下陷。王建钧[9]分析了环空周围土体在应力重分布作用下发生塑性挤出、膨胀内鼓、塑流涌出和重力坍塌的原因，并根据Mohr-Coulomb破坏准则给出了孔壁失稳破坏的理论公式。

针对环空混合泥浆的力学性质研究，Knight, M.等人[10]铺设了一条直径为200mm的HDPE管道两年后开挖观察,发现环状空间并未形成空洞，表明环空泥浆与土体发生了相互作用。美国的Samuel T. Ariaratnam等人[11]分别在粘土和砂层中进行水平定向钻进管道铺设试验，分别铺设了直径为100mm、200mm及 300mm 的HDPE 管各两根，分别在一天、一个星期、两个星期、四个星期以及一年以后对管道进行开挖检查，观察环状空间中土体含水量的变化、固结状况并进行土体强度测试，得出环空混合泥浆含水量逐渐降低、强度增加。李俊[12]认为HDD 铺管后残留孔洞会发生由应力重分布引起的沉降和固结沉降，分别给出了计算公式，由于HDD施工，钻孔周围一部分土体扰动进入塑性状态，形成一个软弱带，在地下水作用下发生管涌。朱乃榕[13]从渗流角度研究了西气东输管道穿越工程对河堤的稳定性影响。他假设管道周围土体的渗透系数比河堤其他土体的渗透系数大二个数量级，分析堤防处于最高洪水位与低水位两种危险情况下的堤防渗流稳定性。并采用二维和三维有限元数值模拟技术进行渗流计算。得出输气管道的穿越对于堤防的抗滑稳定性影响也比较小，但有可能沿管壁周围形成渗流通道，在管道穿越出土点附近发生管涌破坏。但研究的输气管道直径只有710mm，远小于西气东输工程二期所采用的直径1219mm 的管道，所以不能断定如此大直径的管道穿越是否会对河堤造成更大的危害。

国内外学者采用了多种方法、设备研究环空混合泥浆的力学性质，Ariaratnam[14]收集了美国各地的土样进行室内模拟试验，先测试泥浆的流变特性，然后在泥浆中加入各种土样，进行混合物的流变特性测试。Tubb[15]介绍了Mears/HDD LLC 公司采用孔内压力测试设备可以实时监测孔内泥浆的压力。Marshall[16]介绍了土体位移以及孔内压力的监测方法，以及两者之间的关系，并采用有限差分软件FlAC 3D 进行数值模拟。针对环空混合泥浆的实验研究，Staheli 等人[17,18]在1998年研究了泥浆在防洪大堤下施工过程中的作用机理，同时采用了含色素的泥浆跟踪其扩散踪迹以证明水平定向钻进技术可以应用于防洪大堤的穿越。胡欣雨等人[19]利用电动体视显微镜和环境扫描电子显微镜观察泥浆深入土体的微观结构变化。王恺敏等人[20]以抗压强度、渗透率、收缩率等参数为标准，研究了钻孔灌注桩废弃泥浆固结力学性能。吕洪予等人[21]研究了土坝坝体劈裂灌浆（主要为粘土）浆液固结原理，得出浆液固结速率和效果不仅与坝体土质、坝体应力状态、浆体料性质、浆体厚度等因素有关，而且还受坝前水位、施工工艺的影响，并给出了不同时期的固结计算模型，还利用自制的渗透力固结仪进行了渗透力固结实验，测定了渗透系数及压缩系数与孔隙比的关系。

总之，该领域相关学者重点研究了钻孔周围土体受高压泥浆破坏情况、引起塌孔的原因；国内一些学者研究了粘性土浆液在坝体注浆加固中的固结机理，这对本课题的研究具有借鉴意义，国外学者研究了注浆加固技术在HDD中的应用，研究表明注浆可以增强浆土混合物的强度，防止渗流或管涌的发生，但国内对HDD 施工后环状空间的灌浆技术研究很少，没有研究灌浆后环空泥浆的固结变形规律以及固结体强度的变化规律；国内外的一些学者还研究了环空混合泥浆固结后的渗透率等工程性质、含渣量对泥浆的流变性的影响，上述研究为本科题研究提供了借鉴，如塌孔的机理和规律、粘土浆液的固结变化规律等，但上述研究未涉及随着时间的增长，混合泥浆在固相含量不断增加、有渗流作用下的长期固结过程中力学性质变化规律研究。所以本课题应在前人理论研究和实验研究的基础上，进一步探明环空混合泥浆在铺管后的力学性质变化规律，为分析评价HDD穿越对堤坝的影响提供可靠的依据。

参考文献：

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[16] Marshall, A. M., and Knight, M. A. Surface deformations due to near surface horizontal bores - A laboratory and numerical investigation[C],Canadian Society for Civil Engineering - 31st Annual Conference, 2003

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[23] 孟衡.岩土工程中的模型试验理论与误差分析[J].现代矿业,2009,02:63-66

[24] 郑涛.岩土工程模型试验的理论与方法[J].矿业快报,2008,03:18-20

要求：

1、“余剑平等人[3]分析了” 注意[3]的标注，和字体

2、引文的书写：姓名.论文名称[J]/[M]/[D].期刊名称，年，期（卷）：页-页

国内外研究现状范例