深井井壁砌筑前后冻结壁应力场和位移场

在卸载情况下考虑周围土体、冻结壁和井壁共同作用的同时考虑了冻结壁中冻土冻胀特性和流变特性建立井壁砌筑前后冻结壁的粘弹性稳定性分析模型,求得井壁砌筑前井帮的变形规律和井壁砌筑后作用于井筒外壁的冻结压力的增长规律。结果表明考虑了冻结壁冻胀特性的冻结壁的变形值及冻结压力值更接近实测值。     

水平冻结温度场及不同因素对短管底部冻结壁厚度的影响

以南京地铁二号线逸仙桥车站盾构出洞水平杯型冻结加固实例为工程背景,建立有限元温度场计算模型,对冻结壁交圈时间及其底部冻结壁厚度的发展规律进行了研究。结果表明:冻结条件相同时,较低的地层初始温度、盐水温度、潜热、热容量和较大的冻结管直径、导热系数对应较短的交圈时间、较低的地层温度与较大的短管底部冻结壁厚度;各因素取值范围内,短管交圈时间为7～17d,冻结40d时,短管底部冻结壁厚度可达30～77cm,该"保护层"厚度有效确保了拔除板块区冻结管后杯型冻结壁整体稳定性。     

深厚表土层立井冻结壁稳定性上限分析

在深厚表土层中采用冻结法建井时,冻结壁的稳定性是影响立井工作面和外层井壁安全的重要因素。本文在考虑深厚表土层中水平地压、混凝土水化热和冻结壁材料属性等因素影响下,采用极限分析中的上限定理建立冻结壁破坏模型,分析冻结壁在不同破坏模式下冻结压力上限值的变化范围及对立井空帮和外层井壁的影响,研究不同角度、不同深度下冻结壁破坏范围及对井壁的影响,并将计算结果与现场实测结果进行对比分析。结果表明,深厚表土层中冻结壁变形造成的冻结压力远大于通过重液公式计算得到的水平地压,随着埋深增加,不仅冻结压力显著增大,而且在冻结壁变形范围扩大时冻结压力增速加快。计算得到冻结壁不同破坏模式下的冻结压力上限值,与实测结果比较,推测出可能的冻结壁变形破坏程度,这有利于指导工程实际。     

基于ANSYS的特厚冲积层冻结壁位移场数值分析

随着能源需求的剧增,矿井建设逐渐向深处发展,随之而来的冻结管断裂等问题浮出水面,特深厚冲积层矿井建设问题成为一个急需解决的难题。本文采用ANSYS数值模拟方法对冻结法凿井所涉及到的冻结壁的厚度、平均温度、开挖段高、开挖段暴露时间等影响冻结壁稳定性的因素进行了仿真分析,得出了有价值的结果,对工程设计起到了一定参考作用。     

冻结壁稳定性的冻结管曲率检验法

本文综合应用冻结壁蠕变规律模型试验及数值模拟结果，分析了冻结管变形规律和冻结壁位移规律的关系，研究了冻结管变形曲率的数学表达式。在此基础上，提出了冻结管安全性曲率检验法，并以曲率检验法的观点探讨了冻结壁设计和工程施工的若干问题。     

考虑土层冻结温度时人工冻结温度场模型

为了研究土层冻结温度对冻结壁厚度计算的影响,构建了考虑土层实际冻结温度的人工冻结温度场模型．对前苏联学者关于人工冻结温度场的若干经典解析解,如特鲁巴克单管和单排管解、巴霍尔金单排和双排管解,做出了修正．推导出了全面反映确定温度场下冻结壁厚度与土层冻结温度之间关系的修正解．结果表明：冻结壁厚度随土层冻结温度的降低而减小．当冻结温度为-1～-2．5℃时的冻结壁厚度比按冻结温度假设0℃时的计算值可减薄10％～23％．土层冻结温度对冻结壁厚度的影响不容忽视．     

冻结法凿井冻结壁内外部冻胀力的工程实测及分析

在郭屯矿、郓城矿冻结法凿井过程中,开展了冻结壁内、外部水平地压的现场实测研究.结果表明:地层冻结过程中,冻结壁内、外部产生了极其显著的水平冻胀力;最大冻胀力达到初始水平地压的0.8～1.23倍,普遍介于0.9～1.1倍之间;导致冻结壁外载最大达到甚至超过初始水平地压的2倍.井筒掘进过程中,冻胀力发生了不同程度的释放,冻结壁外部残余冻胀力约为最大冻胀力的0.45～0.60倍,使冻结壁外载约为初始水平地压的1.5倍.冻胀力的积聚与释放,加剧了井筒掘砌过程中冻结管与冻结壁的受力与变形,并使冻结压力接近甚至超过初始水平地压,是威胁冻结凿井安全的关键因素.     

冻结壁发育状况的地质雷达探测研究

根据冻结工程中冻土和未冻土之间介电常数和电阻率的差异，研究了地质雷达探测冻结壁发育状况．采用时域有限差分法模拟冻结不同阶段的冻结壁的发育状况，获取冻结壁在雷达剖面上的反映特征，据此指导工程实测．计算结果和探测实例均表明，地质雷达可用于冻结壁发育状况的探测，查明其中的缺陷，便于及时处置冻结工程中可能出现的问题，是确保冻结工程安全的有效手段。     

润扬大桥南锚碇基坑排桩冻结法的物理模拟试验研究

文章采用物理模拟的方法来研究冻胀力。根据相似理论的基本原理,建立了大型室内模拟试验系统,探明冻结壁温度场分布规律、冻结壁扩展规律、多种工况下排桩承受的水平冻胀力状况、卸压孔对水平冻胀力的释放效果、排桩应力、各道腰梁的水平位移、支撑内力和基坑开挖过程的稳定性等,为验证数值计算结果,对动态设计及信息化施工提供了必要的技术参数和科学依据。     

竖井冻结壁温度场的有限元分析

本文的第一部份利用有限元法分析竖井冻结壁温度场。基于变分原理导出了有相变单元体的矩阵公式,这一部份中还载有若干计算结果。 本文的第二部份考察了各种因素对冻结壁温度场的影响,将温度与各因素之间的关系用准则方程的形式表现出来,这些准则方程被用于计算冻结壁的厚度及平均温度,给出了用所推荐的方程算出的结果与现场温度测量结果的比较,两者相当一致。     

冻土墙用于基坑支护的力学设计方法探讨

以直线形冻土墙用于基坑支护的物理模拟试验结果为基础。分析了冻土墙受力。强度分布特点以及变形特性，从临时支护和止水两个基本作用出发，探讨了冻土墙的力学设计原理和方法。认为冻土墙有效厚度的计算是力学设计的核心。必须综合考虑其温度分布特点，墙体的抗倾覆稳定。强度条件和变形条件。并给出了相应的设计步骤。     

人工冻土单轴抗压强度灰色理论预测

人工冻土的物理力学指标是冻结法凿井中冻结壁设计参数和开挖的依据,为提高人工冻土单轴抗压强度预测的精确度与稳定性,利用灰色理论处理小样本数据的独特优势,结合影响人工冻土单轴抗压强度因素,提出了人工冻土单轴抗压强度的预测方法。针对传统的GM（1,1）模型预测产生的较大误差的缺点,增加了原始序列的光滑度,并优化了时间响应函数,建立了改进的GM（1,1）模型。结果表明,利用改进的GM（1,1）模型的预测精度优于传统模型。该模型为人工冻土单轴抗压强度的预测提供了一种新方法。     

直线形冻土墙用于深基坑支护的试验研究

根据相似理论并考虑工程因素 ,推导了直线形冻土墙用于深基坑支护时温度、变形的相似准则方程 ,进行了模化设计 ,对砂土冻土墙的温度和变形进行了模拟试验 .研究表明 :用一定厚度的泡沫塑料板对冻土墙保温是可行的 ;冻土墙变形由转动变形、弹性变形及蠕变变形组成 ;墙体变形随其厚度增大呈非线性减小 ,而随土压力增大呈非线性增大 ;墙体暴露时间与其变形之间呈幂函数关系 .     

基于光纤传感技术的地铁隧道冻结法施工监测

为了掌握地铁隧道联络通道冻结法施工中冻土的温度场和应力场,提出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的冻结法施工实时监测方法.在低温潮湿工作环境下,FBG传感器比传统电子式传感器在精度、灵敏度以及稳定性等方面存在较大优势.基于此,首次提出了整合FBG传感器的冷冻监测管设计方案及安装方法.通过在联络通道冻土帷幕左右两侧监测孔内布置FBG传感器,对冻结法施工过程中的冻土温度和应变进行实时监测.根据FBG传感原理并采用小波变换去噪方法对原始温度和应变监测数据进行分析,获得了冻土温度和应变沿厚度和深度方向的分布模式,为进一步认识冻土帷幕的形成和发展规律提供依据.     

某深基坑冻土墙应力与变形的数值计算

对某深基坑冻土墙的受力与变形进行了数值模拟 .结果表明 :基坑施工中 ,冻土墙内环向压应力增长显著 ,是影响其变形与安全的关键因素 ;冻土墙累计最大侧向位移通常超前出现 ,施工结束时 ,最大侧向位移出现在 0 .7倍基坑深度处 ,其值约为水土合算计算结果的 2倍 ;基坑施工过程中冻土墙内基本无塑性变形 ,且不发生非衰减蠕变 ;冻土墙最大侧向变形处及基岩交界面部位冻结管受力最不利 ,应加强对上述部位冻结管安全的研究     

定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解

受水流对流传热以及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的三管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化,基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式。为了对公式的合理性进行验证,自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下三管冻结温度场演化规律的模型试验。研究结果表明：关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果的吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证。冻结帷幕的交圈时间以及非对称系数随着流速的增加急剧增大。当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随着冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够实现对渗流场作用下人工冻结温度场较为准确的数学描述,将为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。     

软弱地层中桩孔人工冻结数值模拟分析

人工冻结数值模拟分析以温度场理论为基础,模拟分析冻结壁形成过程中等温线的分布情况以及冻结壁达到设计要求的时间因素。在一定假设条件下通过选取具体的工程地质参数,重点分析四根冻结管共同作用下,在直径80 cm的56#桩周围形成冻结壁开始发生交圈所需时间。冻结壁达到设计要求0.55 m。得出各冻结管在土体中形成的冻结壁发生交圈时等温线的分布图和所需的时间,冻结壁达到设计要求时等温线分布图。     

圆形深基坑中冻土帷幕变形规律试验研究

为了将人工冻结技术应用于大型深基坑支护工程中，利用自行设计加工的大型深基坑冻结模拟试验台，进行了大直径圆形冻土帷幕受力与变形的物理模拟试验，获得了深基坑开挖过程中圆形冻土帷幕水平位移随基坑开挖深度、开挖半径、冻土平均温度等影响因素的变化规律．结果表明：冻土帷幕水平位移随基坑开挖深度和开挖半径的增大而增大，随冻土的平均温度降低而减小；冻土帷幕最大水平位移位置均出现在开挖面以下，一般出现在帷幕全深的0．7～0．8倍深度范围内；冻土帷幕水平变形的主要影响因素是基坑半径和开挖深度．