地下水渗流对砂层人工冻结壁发展规律影响研究

基于Pimentel等人开展的“线性三管”冻结模型试验结果,对建立考虑渗流和相变潜热的水热耦合模型进行验证。通过所提出的耦合模型,计算并分析在不同地下水渗流速度、不同管间距及管径条件下的砂层中温度场分布和冻结壁的发展规律。计算结果表明：文中提出的水热耦合模型能够有效的模拟渗流作用下人工冻结壁发展规律;渗流导致冻结管上下游段温度发展差异显著,渗流速度越大,差异越显著;冻结壁交圈时间随渗流速度越大呈指数增加,当渗流速度增大到临界值时,由于热量平衡甚至不能出现冻结壁交圈的现象;此外,管径越大,管间距越小,则冻结壁交圈时间越短,发展越均匀。     

富水砂层水平冻结孔钻孔工艺研究

通过不排渣保压钻进与混合造孔工艺钻进试验,分析了阻碍钻孔施工的关键因素,提出了保压钻进泥浆循环工艺,实现了保压系统的有效排渣,为水平钻孔施工提供了保障。     

人工降水影响下富水砂层冻结施工技术应用

以南昌某地铁联络通道冻结工程为背景,在地下水头高、江水补给快、地层渗透性高以及周边人工降水不可调和的复杂情形下,针对冻结壁不交圈问题,提出了复杂工况条件下判断及解决冻结壁不交圈问题的冻结施工技术。该技术具体包括纵向测温、地下水流速流向测试、注浆降低地层渗透性以及双排管强化冻结等一系列技术措施。通过探孔检验,证明了该技术能有效解决因人工降水等引起的冻结壁不交圈的问题,达到了较为理想的冻结效果。     

渗流冻结模型试验相似理论研究

为了开展渗流冻结相似模型试验,通过分析温度场以及渗流场控制方程,得出渗流冻结过程中主要影响因素,采用因次分析法推导了16个相似准则;根据几何缩比以及相似准则得出了模型试验中关键参数的缩比,用于指导试验设计。     

富水软土基坑组合式冻结加固模型试验研究

近年来随着环保理念的贯彻和对城市水资源保护的重视,许多地区对地下水抽排进行限制,导致大量基坑工程必须寻找新的止水方式。对此,“地下连续墙+水平冻结封底”的组合式冻结加固被提出,利用模型试验对其在不同水压地层中可行性和差异性进行了分析,验证了该支护方式的可行性。结果表明：(1)随着水头高度的增大,冻结壁水分补给速率有所提升,冻结壁交圈时间与地层水头高度呈正相关,而冻结壁厚度与地层水头高度呈负相关关系。(2)临时竖井受地层冻结影响,会有明显冻胀压迫作用,伴随冻结壁发育,冻胀力最终降至某一特定值,并趋于平稳,且其峰值与水头高度成正相关关系;(3)模型试验中冻结壁上部土体的最大位移点位于土体35 cm深度位置,其位移数据为2～3 mm;(4)基坑开挖期间,冻土帷幕的温度随着基坑的开挖和积极冻结的双重作用下能够维持相对的平衡,整个冻结壁保持基本稳定状态。研究成果可为该支护方式在基坑工程中的应用提供理论支撑。     

塑料冻结管冻土温度形成规律

为了获得PVC、PPR塑料冻结管在盐水冻结的温度场分布情况,采用物理模拟实验和理论求解相结合的研究方法,研究了PVC管、PPR管和钢管的单管冻结问题,分析了3种不同材质冻结管的冻结情况,获得了冻土区温度分布规律,掌握了PVC、PPR管作为冻结管冻土的发展速率,在同种情况下PPR冻结管的速度最慢,PVC管冻结的冻土帷幕平均发展速度约为钢管冻结发展速度的0.8倍。为采用PVC管作为冻结管,确定盐水冻结时间和计算冻结壁厚度,解决盾构进出洞免拔管问题提供基本参数。     

大流速渗透地层人工冻结壁形成机制室内模型试验研究

为解决在大流速渗透地层人工冻结法施工过程中遇到的一系列工程问题,基于自主构建的大型水热耦合物理模型试验系统,对不同流速条件下的人工冻结温度场的发展规律进行室内模型试验研究。试验结果表明：当v=0和3m/d时,冻结壁在相邻冻结管的中间位置最先交圈,其交圈时间分别为740和840min;当v=6和9m/d时,冻结壁最早交圈位置由中间点向下游偏移50 mm,交圈时间分别增加至1 770和4 250 min;通过对试验数据进行拟合,得出渗流场作用下冻结壁交圈时间的预测公式,并计算预测出冻结壁交圈的极限流速为12.73 m/d。渗流场的存在导致冻结壁的厚度发展不均匀,当v=3,6和9 m/d时,冻结壁向下游扩展的半径与上游扩展半径的比值分别为1.17,1.21和1.81。对冻结过程进行分析后发现,当相邻冻结锋面之间的距离减小至临界值Lc后会产生群管效应,该效应会加快冻结锋面的扩展速度,缩短冻结壁的交圈时间;由于水流的对流传热作用会抵消部分群管效应,因此Lc会随着渗流速度的增加而减小;当流速小于3 m/d时,Lc=400 mm,当流速达到6和9 m/d时,Lc分别减小至154和130mm。本研究成...     

广州富水砂层地区联络通道地层冻结技术

本文以广州轨道交通二、八号线南延线某盾构区间联络通道冷冻工法施工工程为例,详细介绍了地铁盾构隧道联络通道附属工程在特殊工程地质条件下通过采用冻结法解决施工难题,并对广州富水砂层地区联络通道冻结工法加固施工措施的应用及成效进行了分析,提出设计和施工的关键控制措施,确保工程施工的安全、质量和进度,可供其它类似工程借鉴。     

北京某富水砂层联络通道冻结法设计施工研究

以北京地铁7号线东延工程万盛南街西口站—云景东路站区间1号联络通道为工程依托,针对国内地铁建设中盾构法区间联络通道施工时,因破除管片、地下水等导致联络通道施工风险大的问题,对1号联络通道采用冻结法的施工方案进行了研究。通过数值模拟及经典结构力学法分别进行设计计算,最终确定合理的冻结法设计方案及相应的设计参数。     

双排桩支护结构变形规律模型试验研究

双排桩支护结构由抗滑桩、冠梁和刚架梁组成,是一种刚度大、稳定性高的空间结构体系。依据相似原理,采用正交试验法制备相似材料,制作地层和双排桩支护结构的相似材料模型,通过模拟基坑开挖过程,探究双排桩的变形规律,并建立相应的数值模型,采用数值模拟计算对试验结果进行验证。试验结果表明:双排桩支护结构前排桩主要发生弯曲变形,承担大部分荷载;后排桩主要发生拉伸变形,起锚固和分担荷载的作用。模型试验结果与数值模拟计算结果呈现较好的一致性,研究结论合理可信,对双排桩的结构设计优化具有重要的工程意义。     

富水砂层盾构下穿高铁涵洞变形规律研究

针对西安地铁4号线尚新路-北客站区间盾构隧道下穿西宝客专涵洞工程,利用三维有限元软件对盾构下穿高铁涵洞施工过程进行数值模拟,分析了盾构掘进施工对地表沉降和高铁涵洞结构的影响情况。结果表明:盾构下穿高铁涵洞施工,地表最大沉降发生在左右线中间正上方位置,横向地表沉降符合Peck沉降曲线,沉降槽两端出现地表略微隆起现象;盾构掘进至涵洞下方时,仅位于掌子面上方的涵洞结构变形明显;盾构掘进至左线贯通时,涵洞结构整体产生明显变形且最大变形发生在左线正上方;盾构掘进至右线贯通时,涵洞结构最大变形发生在左右线中间位置。依据工程经验及数值模拟结果,提出了控制高铁涵洞结构沉降的专项措施,并通过现场监测进行了对比验证。     

渗流作用下单圈管冻结温度场数值模拟

通过采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件,建立渗流作用下单圈管冻结的简化分析计算模型,定性的分析渗流作用对冻结温度场的重要影响。结果表明,地下水渗流作用会对冻结温度场产生很大的影响,表现为降温区范围缩小,冻土形状不规整,上游温度高于下游温度,冻结壁扩展速度降低,冻结壁交圈时间增加。当渗流速度增到一定程度时,过大的流速会导致冻结壁不能交圈。     

富水砂层悬挂式止水帷幕基坑降水渗流分析

为了验证坑内降水导致基坑外地下水位下降量与止水帷幕设置深度的关系,利用ModFlow三维渗流软件,计算出不同止水帷幕深度条件下基坑外侧水头降深值。结果显示,随着止水帷幕深度的增加,坑内降水对坑外的影响减小,前期增长显著,待止水帷幕长度增加到一定值后,继续增加止水帷幕长度对于减小坑外水位下降幅度贡献不大,但工程造价显著增加。     

多圈管冻结壁冻结温度场数值计算研究

采用数值计算方法研究了四圈管冻结壁发展与形成规律,得到了冻结壁内温度场的分布情况,计算结果为多圈管冻结工程的设计和施工提供参考。     

爆破作用下冻结岩壁损伤评价的模型试验研究

针对西北地区采用冻结钻爆法进行掘进时井壁的安全性问题,按照相似比理论展开模型试验研究。试验模型采用1∶15的比例浇筑。通过同一位置处岩体爆破前后超声波波速变化来评价模型损伤大小。在模型顶部预留槽内均匀地固定3个速度传感器,记录每次爆破过程中各测点振动速度的大小,试验结果发现岩体径向振动速度最大,轴向振动速度其次,切向振动速度最小,岩体振动具有明显的方向差异性。冻结岩壁的损伤具有累积效应,临近炮孔位置处的岩体损伤因子大于其他部位,在高度方向上,模型上端损伤最大。岩体振动规律满足萨道夫斯基公式,其介质参数K=57.52,衰减系数α=1.74。发现第3段雷管起爆引起的测点振动速度最大,爆破引起的岩体振动在不同方向上有明显的差异性,径向振动速度最大,轴向振动速度其次,切向振动速度最小。     

冻结孔偏斜下冻结壁温度场的形成特征与分析

冻结法工程中的造孔总存在一定的偏斜,以工程实际参数为基础,考虑了土层中水的相态变化和冻结温度随冻结时间变化等因素,利用大型有限元软件,对冻结孔随机偏斜和无偏斜条件下冻结壁的形成及其温度场特征进行详细地分析,得出了冻结管偏斜下,冻结孔交圈时间、冻结壁厚度、冻结壁平均温度等主要技术参数,提出了偏斜条件下冻结壁平均温度的计算公式,对深井冻结设计和多排冻结管温度场的研究有重要的参考价值。     

在含水砂层采用冻结法作深基坑维护壁

采用机械冷冻的方法冻结深基坑土层，有利于上方开挖，经济效益好。     

大厚度富水砂层中冻结法联络通道施工风险控制措施

以某地铁工程冻结法联络通道施工为例,分别从冻结孔施工、积极冻结、开挖构筑、冻结孔封堵、融沉5个阶段介绍了大厚度富水砂层中冻结法联络通道施工过程中易出现的风险及对应所采取的控制措施,为类似工程施工风险控制提供参考依据.     

北京地铁富水砂层中盾构区间联络通道水平冻结施工技术

北京地铁七号线富水砂层盾构区间联络通道利用冻结法加固土体顺利完成施工,本文详细介绍了冻结法设计、施工以及信息化监测技术,为北京地铁联络通道水平冻结施工提供了参考依据.本工程的成功经验可供其他相似工程参考.