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基坑冻土挡墙强度及其影响因素的试验研究

彭第  
【摘要】:基坑支护过程中,冻土挡墙依靠自身的墙体抵抗墙后的水土压力,冻土墙设计的关键是控制其强度和稳定性。因此,墙体需要一定厚度,且其冻土墙的强度应满足强度的要求,由于土体的各向异性,冻土墙内温度分布的差异,其冻土强度也并非是均质的,因此,有必要研究冻结过程中冻土墙的强度影响因素及规律,满足墙体强度,保证支护结构安全。 作者在分析目前人工冻结技术的基础上,做了如下研究: (1)分析了基坑冻土挡墙的形成机理,确立了基坑冻土挡墙强度的影响因素,并通过试验研究,分析了冻土强度随冻结温度与含水率两个主要因素之间的变化规律。通过理论分析,建立了基坑冻土墙强度与厚度的关系。 (2)根据冻结过程中的导热原理,建立基坑冻土墙冻结温度场模型,通过ANSYS有限元数值分析不同冻结管直径、冻结管间距、冻结管的布置形式对冻土墙温度场的变化,找出不同布置形式对冻结温度的影响规律,以得出较佳的冻结管间距和布置形式。 (3)研究与设计了冻结系统的温度控制系统,实现温度的自动采集和对冻结过程的控制。 (4)通过模拟试验分析冻结过程中冻结时间与冻结距离、冻结温度之间的关系,找出冻土墙在径向和竖向的温度变化规律。 本文的研究为基坑冻土挡墙支护的设计和施工以及提供依据,也可以为地下城市空间冻结法设计与施工提供相关依据。


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