地铁冻结法施工地表融沉位移影响研究

【摘要】： 随着我国社会经济的持续稳步发展,城市地铁建设也成为其中一个重要部分。人工地层水平冻结法施工作为一种现代化的施工方法,由于其具有的独特优势越来越受到工程界的青睐。然而,采用冻结法施工时对地表的冻胀和融沉影响,也是不容我们忽视的。 本文主要研究采用冻结法施工时对地表的融沉作用。在本文中,不建立冻结土体的温度场,直接将冻结土体完全解冻后的体积变化作为位移荷载,施加在冻结圈外壁上,进而计算出地表的融沉位移。借助大型工程计算软件ANSYS,建立合理的计算模型,模拟城市地铁中采用人工水平冻结法施工时,施工土体的力学参数、设计冻结壁厚度、隧道埋深和开挖半径等参数的改变,对冻结圈完全解冻后地表的融沉位移的影响。根据计算结果,总结出地表融沉位移在各参数作用下的变化规律,并对各参数对地表融沉位移的灵敏度进行分析。进一步分析存在上部荷载时,荷载值的大小和荷载作用位置对地表融沉位移的影响。 通过数值试验,得到以下主要结论： 1.各参数对地表融沉位移的影响由大到小依次为：开挖半径、隧道埋深、土层变形模量、冻结壁厚度、土层粘聚力和内摩擦角； 2.地表的融沉位移中,竖向位移为主要融沉位移。在分析土层力学参数的影响时,变形模量对地表竖直向融沉位移影响最大,当变形模量减小5%时,最大竖直向位移增加2.1%；当变形模量减小10%时,最大竖直向位移增加4.4%； 3.在本文所作假定与所建立模型前提下,隧道适宜冻结壁厚度为1.2m-2.0m,开挖半径为4m-5m。 4.对比有上覆荷载作用时地表的融沉位移曲线,可以看出,竖直向位移曲线逐渐由不对称变为对称,这说明上部建筑物基础边缘距洞轴线水平距离越大,建筑物对地表融沉位移的影响越小。