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富水卵砾石地层地铁联络通道人工冻结法施工模型试验研究

姬文轩  
【摘要】:冻结法加固土体具有强度提高快、加固所需时间短、整体稳定性能高、隔水性能好等优点,所以被广泛应用于松软含水地层隧道等地下工程施工中。为了掌握冻结法施工在富水卵砾石地层地铁隧道应用过程中相关参数的变化规律和综合效果,本文以南宁地铁1号线民族大学~清川(原陈村站)区间隧道联络通道为工程背景,利用理论分析、数值模拟及试验室相似模拟相结合的方法对其进行了研究。(1)首先运用随机介质理论对冻结法施工过程中引起的地表变形进行了理论分析,并运用Matlab建立计算程序,对冻结、开挖以及融沉过程引起的地表变形值进行了计算。(2)建立模型试验系统,利用相似理论的基本原理对利用冻结法进行隧道联络通道施工的相似准则进行推导。对包括模型试验温度、位移测试系统及内衬结构进行了设计,通过试验得出了冻胀、融沉温度场的分布规律;冻结壁以及地表的冻胀、开挖融沉位移场的变化规律。并对位移值进行了数值测量。(3)对于不同冻结速率的冻结温度场、位移场进行了对比分析,得出冻结速率较大时,土体温降速率更大,冻结壁形成较快,冻胀位移的变化速度也更大,但随着两种工况冻结过程的结束,冻结速率对于冻结壁及地表的最终位移影响不大,两种工况下的位移值趋近于相等。(4)运用ABAQUS软件建立对联络通道的冻结、融化过程的温度场进行模拟,然后对其最终的温度变化规律进行了研究和分析。(5)通过理论分析、模型试验以及最终数值的对比分析,不仅对水平地层利用冻结法施工的可行性进行了验证,并且总结出了影响冻结法施工的因素。以期对水平地层冻结法施工的实际工程中对洞室支护开挖的设计、施工能够起到良好的指导作用。


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