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地铁隧道工程中人工冻结法关键技术及应用

苏恒宇  
【摘要】:我国现处于经济社会迅猛发展的大好时代,基础设施的建设是我国社会发展的必要产物。而地铁作为基础建设工程的一种,它可以非常好地解决城市拥堵这一影响社会效率的问题,但是众所周知地铁是一种穿越复杂的地质的线状复杂物,尤其是在有富集水的河和湖附近。所以其施工必要选择科学可行安全的方法,良好的止水效果和增强土质强度的优势使得冻结法成为对于地下工程施工的一种绿色方法。本文首先对冻土自身的物理性质和冻土壁进行相关的理论分析,导出了温度场的分布规律并引出冻结壁的形成规律;然后通过在上海某地铁盾构法地铁隧道施工地点取样,进行相关的常规和冻土的物理力学试验,得到土样的物理力学性质;接着,以隧道冻结过程建立计算模型,运用有限元法ANSYS进行数值模拟;最后提出了对未来地下工程冻结法施工的展望。通过理论分析、理论计算、物理力学试验和数值模拟,研究了影响冻结壁温度场的有关因素,通过理论计算得到冻结相关的平均温度和冻结帷幕厚度,冻结时间以及制冷设备的确定,通过物理力学实验得到冻土相关的基本力学参数,通过数值模拟冻土温度场的变化情况可得冻土冻结时间的增加会导致冻结帷幕的增大和平均温度的下降,并对验证了人工冻结法在复杂地层环境下进行施工的理论和技术可行性。本文对冻结法在复杂地层环境下的设计和施工等提供了一定的指导意义。


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