隧道圍巖管幕凍結(jié)組合預(yù)加固中的凍脹量模擬計算分析.pdf

1、二十一世紀是地下空間的世紀，隨著國家將基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)戰(zhàn)略逐步轉(zhuǎn)為地下，各省市掀起了建設(shè)地下隧道的浪潮，其中沿海發(fā)達城市尤為突出。然而，沿海城市地區(qū)多為工程性質(zhì)極差的土質(zhì)，含水量高，承載能力差。為了應(yīng)對此類土層的隧道施工項目，人工水平凍結(jié)技術(shù)正越來越多被人們所重視。人工水平凍結(jié)法是指在隧道開挖前，將凍結(jié)管沿著隧道開挖面外圍預(yù)定位置頂進土層中并通入低溫鹽水，與土體進行熱交換，使凍結(jié)管周圍土體孔隙水凍結(jié)成冰，形成凍土柱，最后凍土柱交圈形成凍結(jié)壁

2、。人工凍結(jié)法作為隧道施工預(yù)加固技術(shù)具有明顯優(yōu)勢:封水可靠、適用性強以及無害環(huán)境。但人工凍結(jié)法也有其局限性，即凍結(jié)過程中的伴隨有凍脹現(xiàn)象，危害周邊已埋管線與地表建筑。
　　本文以港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道暗挖段為工程背景進行人工凍結(jié)法研究。首先，本文進行了相關(guān)課題的調(diào)查研究，查閱大量資料，掌握了凍結(jié)工程中凍土的形成規(guī)律與凍脹現(xiàn)象的形成機理;接著采用理論分析與ABAQUS數(shù)值模擬的方法研究了人工凍結(jié)法與管幕法組合的情況下，積極凍結(jié)過

3、程中土層溫度場的變化規(guī)律，并且通過三種凍結(jié)方案（單管凍結(jié)方案、雙管凍結(jié)方案、異形凍結(jié)管延遲開啟凍結(jié)方案）的數(shù)值模擬結(jié)果對比分析，得出最佳凍結(jié)方案;最后對實際工程施工的關(guān)鍵技術(shù)提出相關(guān)建議。
　　通過研究表明，單根凍結(jié)管凍結(jié)時凍結(jié)區(qū)域基本是以凍結(jié)管橫截面為圓心的圓形區(qū)域;多根凍結(jié)管凍結(jié)是，各凍結(jié)管形成的圓形凍土柱會逐漸融合并逐漸形成具有止水效果的凍結(jié)壁;在多種凍結(jié)方案中，同時開啟圓形凍結(jié)管與異形凍結(jié)管有利于提高凍結(jié)效率，縮短凍結(jié)時間