地鐵隧道凍結(jié)法施工凍結(jié)壁溫度場及地表凍脹位移數(shù)值試驗研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市人口的增長，建筑物不斷的向高層和地下發(fā)展，開發(fā)地下空間已成為人類擴大生存空間的重要手段和發(fā)展趨勢，而修建地鐵將是開發(fā)地下空間最有力的手段之一。 人工凍結(jié)法由于具有適應各種復雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，可彌補盾構施工的缺陷。無煙、無塵，環(huán)境污染小，適宜在城市中施工，不影響城市經(jīng)濟的正常運行等優(yōu)點，在地鐵施工中廣泛應用。但是由于人們不能準確把握凍結(jié)壁的溫度場及人工凍結(jié)所引起的地表凍脹位移量，使得在凍結(jié)法施工中

2、出現(xiàn)各種事故，如道路出現(xiàn)裂縫、沉陷、結(jié)構斷裂、基礎上拔等。 針對以上問題應用大型數(shù)值計算軟件ANSYS，通過對不同土體溫度設定不同焓值的方法建立了可以考慮人工凍結(jié)過程中的冰水相變現(xiàn)象的數(shù)值試驗模型，通過大量的數(shù)值試驗，量化研究了各種土質(zhì)下鹽水溫度、凍結(jié)管直徑、凍結(jié)管間距、土層含水量等參數(shù)對凍結(jié)壁溫度場的影響規(guī)律，此外，還通過引入負的熱膨脹系數(shù)的方法來考慮人工凍結(jié)過程中的地表凍脹問題，采用多種數(shù)值試驗方案，著重研究了隧道埋深、凍結(jié)

3、壁厚度、隧道開挖半徑、土體凍脹率等參數(shù)對地鐵水平凍結(jié)法施工地表凍脹位移的影響規(guī)律，得出以下結(jié)論： 1．凍結(jié)壁的厚度均隨著凍結(jié)時間的增長基本呈線性增長；在同一時刻凍結(jié)壁厚度隨著凍結(jié)管直徑的增大，凍結(jié)管間距的減小，鹽水溫度的降低，含水量的減小而越來越大：隨著凍結(jié)時間的增長各個因素下不同水平的凍結(jié)壁厚度的差值越來越大。 2．在工程施工中凍結(jié)管的直徑最好不小于10cm，凍結(jié)管間距不大于0．8m，對于粘土，鹽水溫度不高于-22℃，

4、粉質(zhì)粘土和亞砂土鹽水溫度均不高于-26℃。 3．凍結(jié)速率均隨著凍結(jié)時間的增長，先減小再趨于平緩，而后又有增大的趨勢。 4．各因素的變化對凍結(jié)壁的影響由大到小依次為：鹽水溫度、凍結(jié)管間距、凍結(jié)管直徑。 5．地表垂直位移量和水平位移量隨隧道埋深的增加而減小。 6．地表垂直位移量和水平位移量隨人工凍結(jié)壁厚度的增加而增長。 7．地表垂直位移量和水平位移量隨地鐵隧道開挖半徑的增加而增長。 8．地表垂