交叠车站下穿段MJS+水平冻结冻胀位移场研究

交叠车站下穿段隧道进行开挖前首先要进行加固处理,以南京新建地铁7号线下穿既有10号线中胜站工程项目为背景,为控制施工引起既有运营车站的变形,采用MJS+水平冻结法联合加固方案。为掌握MJS+水平冻结联合加固的冻胀变形、冻胀位移场发展规律及其影响因素,进行冻胀位移场数值模拟。研究结果表明：在积极冻结过程中,“山”字形水泥土加固区内部及其左右两侧产生向上的变形,底部则产生向下的变形;水泥土加固区变形相比内外侧砂土变形较小,水泥土对抑制冻胀作用效果明显;地层初始温度越低,冻胀变形影响范围越广,变形值越大,在冻结40 d、地层初始温度为18℃时,既有车站底板在距中轴线水平距离12 m处产生最大冻胀变形,为6.97 mm,小于允许冻胀变形10 mm;在相同地层初始温度下,盐水温度越低,隧道埋深越浅,冻土帷幕越厚,冻胀产生的变形越大,实际工程中可通过优化盐水降温计划抑制冻胀变形以减小对周边环境的影响。研究结果可为相似工程提供设计参考理论依据。     

岩石冻胀变形特征及寒区隧道冻胀变形模拟

运用应变片法测试低温环境下饱和及干燥岩样的低温应变特征,研究岩样冻胀融缩效应,给出严格的岩石冻胀变形规律。试验结果表明：一个冻融循环内,干燥岩样变形表现为线弹性特征,而饱水岩样的变形大致经历冷缩、冻胀、融缩、热胀等阶段,并产生残余应变。依据试验结论,运用理论分析方法研究岩石冻胀应变,并将其运用于工程实例,模拟寒区隧道冻胀变形特征,并得出一定冻结条件下围岩未冻区、正冻区和已冻区的分布状况。     

基于冻土正交各向异性冻胀变形的隧道冻结期地层位移数值分析

 针对隧道水平冻结法施工的特点,综合考虑地层温度、地表对流等各类初始和边界条件及土体的相变潜热过程,建立隧道水平冻结温度场的数学模型。定义土体的冻胀率为瞬时体应变,考虑冻土的正交各向异性冻胀变形特征,即冻胀变形主要发生在沿热流方向(温度梯度方向),引入变形特征系数的概念,从而导出土体温度降至冻结温度后而产生的瞬时热应变分量(冻胀应变分量),并建立地层冻胀的弹塑性热力耦合数学模型。基于ABAQUS有限元软件的二次开发技术,编制冻土正交各向异性冻胀变形的用户子程序,从而提出隧道水平冻结期地层位移的热力耦合数值分析方法。将该方法应用于某浅埋大断面地铁隧道水平冻结工程中,获得地层冻结温度场和冻胀位移场的分布规律,并与现场实测结果相比较,验证数值分析方法的可靠性,同时表明地层位移分析中考虑冻土正交各向异性冻胀变形特征的必要性。     

基坑施工对运营地铁隧道变形影响及控制研究

随着城市轨道交通的发展和网络的逐渐完善,在轨道交通线路周围进行工程活动不可避免。为确保已有轨道交通线路的正常运营,必须严格控制施工对运营线路的影响。作者所引基坑工程下方有3条地铁线路通过,坑底离运营线路最近处仅3m。施工要求高、难度大。设计中对运营线路保护提出了针对性的地基加固、分块开挖等方案和施工措施。文中对施工阶段运营线路隧道总变形规律和施工各阶段变形规律进行了详细分析。     

人工水平冻结法施工隧道冻胀与融沉效应模型试验研究

人工冻结工法作为土木工程特殊施工技术,在富含水软弱地层工程施工中有着显著的优点,但是此工法对地下管线、地面建筑物以及对冻结壁稳定性和可靠性的影响不容忽视。本文以广州地铁3号线某隧道水平冻结施工工程为原型,根据相似准则,建立集温度场、湿度场和力学场于一体的大型物理试验模型。通过模拟开挖过程,研究人工水平冻结法施工冻结壁形成规律、冻胀与融沉效应问题。模拟试验数据分析表明,水平冻结法施工可在隧道周围快速形成闭环冻结壁,有效保证一次支护前隧道围岩的稳定性;在施工中宜采用快速冻结或间歇冻结,有效控制积极冻结时间和冻结壁厚度,减少因水分迁移造成的冻胀位移量;浅埋暗挖隧道引起了明显的地表下沉位移;解冻过程中地表融沉位移较大,对环境影响较大。     

地铁区间隧道斜交联络通道冻结施工地层变形控制研究

人工地层冻结法（AGF）已被广泛应用在富水地区的地铁隧道施工中,但该工法在带来强大的封水和临时加固能力的同时,也使得地层产生了冻胀融沉效应,进而对地表及周边环境产生不良影响。为此,本文依托福州地铁某区间隧道联络通道冻结工程,从冻结施工设计和地层冻胀融沉的宏观角度出发,提出了基于调控冻结参数和泄压系数的地层冻胀控制技术和基于注浆孔注浆的地层融沉综合控制方案。现场施工表明,该综合调控方案具有良好的成效,保证了该联络通道安全有效施工,可为相关技术人员的工程实践提供参考依据。     

地铁隧道冻结法施工地层冻胀的研究进展及展望

文中介绍了冻结法在隧道、地铁联络通道、盾构进出口以及隧道破损修复等方面的应用,地铁隧道冻结法施工期地层的冻胀现象一直是工程中所关注的焦点,根据解析法、数值分析法、模型试验法和现场实测法,对地铁隧道冻结期冻胀的研究现状进行了综述,最后提出了现行地层冻胀研究存在的问题和今后的研究方向。     

人工冻结冻胀速率试验研究(英文)

研究了不同实验条件下原状和扰动粉黏土人工冻胀速率的发展特点,并对试验结果进行了对比分析。同时还分析、总结了各种试验因素对人工冻胀速率的影响。针对粉黏土冻胀速率的研究,共进行了12组人工冻结试验,试验中所采用的各种影响因素如下:两种人工冻结冷端温度模式--正弦变化冻结温度和恒定冻结温度,三个不同人工冻结方向--竖向冻结、侧向冻结以及复合冻结(竖向-侧向冻结),不同含水率--23.5%、28%和32%,不同水分补给条件--开放体系和封闭体系。试验结果表明:季节冻土层的存在将减少或是抑制由人工冻结所引起的二次冻胀的发展。研究结果将为人工冻结实际工程,特别是在季节冻土区的人工冻结工程提供重要的理论指导。     

运营地铁站下的粉细砂层冻结清障施工风险自动监测研究

在城市地铁建设中,往往会遇到各种地下不明障碍物,因此在施工前必须对这些障碍物进行及时有效地清理。针对在邻近运营地铁站下的粉细砂层中进行冻结清障施工时具有较大的风险,本文以武汉轨道交通十二号线园团区间为依托,系统介绍了在邻近运营地铁车站下的粉细砂地层条件中,采用竖井开挖和冻结法进行车站部分围护结构破除施工的相关技术,总结了冻结法清障施工过程对运营车站的风险,并介绍了在本工程中所采用的自动监测方法以及相应的风险控制措施。在此基础上,结合各项监测数据总结了冻结法清障施工风险控制措施的控制效果,为类似工程提供有益参考。     

基坑开挖引起紧贴运营地铁车站的变形控制研究

监测数据表明:紧贴运营地铁车站单侧基坑开挖卸载引起车站结构不对称变形。以紧贴上海某地铁车站的基坑工程为背景,运用FLAC3D软件,建立三维数值分析模型模拟基坑开挖过程,计算结果与监测数据基本吻合。详细讨论了影响车站变形的几项主要施工措施,指出在车站开挖侧设置托换桩、旋喷桩及搅拌桩加固和分块开挖是控制车站变形的有效措施。研究表明,车站地下连续墙的水平位移随加固深度的增加而减小,但由于墙体与加固体之间的接触摩擦力,使墙体竖向位移随加固深度的增加而增大。     

冻结法在隧道泵站中的应用与研究

阐述了冻结法加固土体具有强度高,封水性好,安全可靠的优点,结合实际工程,介绍了冻结法的施工工艺、冻结孔施工、冷冻站安装、积极冻结与维护冻结,以期为类似工程积累经验。     

地铁浅埋暗挖法车站进洞施工技术

以北京地铁磁器口车站为例，介绍暗挖车站主体进洞施工技术，对不同方案进行分析比选，评价采用加强环方案进洞的效果，指出加强环对控制地表沉降起到了较好的作用。     

非饱和粉质黏土冻结温度和冻结变形特性试验研究

为掌握冻土冻结变形规律,揭示冻结变形机理,采用自行研制的温控体变仪精确测量不同饱和度、孔隙比土样的冻结变形,为计算冻土的体积含冰量,对非饱和粉质黏土冻结温度进行了测量。室内试验结果及其数据分析表明:(1)非饱和粉质黏土冻结温度(冰点)主要由土样初始基质吸力决定,基质吸力越大,冻结温度越低。(2)非饱和粉质黏土冻结变形随饱和度变化存在两种截然不同的机制,饱和度较低时,冰水相变影响较小,土体呈冻缩特征;饱和度较高时,冰水相变占主导作用,导致土体结构破坏,呈冻胀特征。(3)非饱和粉质黏土冻结体应变与土体体积含冰量和初始孔隙比具有良好的经验关系,可以基于体积含冰量和初始孔隙比预测土体冻结体应变,其中体积含冰量由土体冻结温度、温度、饱和度、干密度计算得到。     

冷冻法在地铁盾构隧道超限管片处理中的应用

以某地铁隧道工程为例,详细介绍了隧道超限管片的改造方法,阐述了冷冻法在其中的应用,从设计方案确定、施工工艺及施工重难点方面进行了说明,通过技术措施的实施,改造工程顺利完成,冷冻效果明显,达到了预期目标。     

Design of a shaking table test box for a subway station structure in soft soil

A reasonable choice of structure of a model box is significant for a shaking table test to be successful in geotechnical engineering. A model box has been designed for the shaking table test of a subway station structure in the soft soil of Shanghai in the paper. The reasonable geometric similarity scale of the subway station structure has been determined by a 3-D dynamic analysis under the action of lateral equivalent static loading. The shape, size and structure of the model box are chosen by considering all the involved factors comprehensively. The shape of the box is similar to that of a typical station structure, and the ratio between the plane dimension of the model ground and that of the model structure is big enough to reduce the influence of boundary condition effectively. The structure is strong enough to avoid being demolished by shaking during a test. The contact conditions between the model soil and box are clear to help the data gained from the test well fit that from numerical analysis. The total weight of the model soil and box is less than the bearing capacity of the shaking table apparatus and there is no resonance between the model soil and box. The results show that the model box can be used to simulate the dynamic response of a subway station structure very well, so it provides a firm foundation for the success of the shaking table test of a subway station structure. Translated from Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2004, 26(1): 75–78 [译自: 岩土工程学报]     

隧道冻结法施工引起地表冻胀预测模型的参数敏感性分析

隧道水平冻结施工过程中,土层冻结体积膨胀,引起地面上升和变形,过量的变形会对周围地表建筑物产生危害。本文结合工程实例,验证了冻结壁交圈后隧道水平冻结施工引起地表冻胀位移的历时预测模型的可靠性。通过参数敏感性分析得到了反映冻结温度场发展速度的常数A对地表冻胀位移的敏感性最强,而冻结管布圈半径Rd对地表冻胀位移的敏感性最弱,土体冻胀率的变化率可近似反映地表垂直冻胀位移的变化率。本文的研究成果可为今后水平冻结法的设计和施工提供参考依据。     

基于FLAC3D的地铁车站深基坑开挖变形三维数值分析

以某地铁车站深基坑工程为依托,介绍了该工程拟建场区的周边环境、水文地质条件以及支护结构选型。根据工程特点将其分为六个典型工况,运用FLAC3D建立三维数值模型对基坑开挖进行数值模拟计算,旨在研究"钻孔咬合桩+内支撑"这一支护结构在地铁车站深基坑工程施工中的变形规律,分析了其水平位移、钢支撑轴力及其周围土体的沉降规律和沉降影响范围。并根据支撑位置的不同对深基坑变形的影响,对该基坑工程的支护设计方案进行了优化。通过与原方案的对比,得出优化方案在控制变形等方面有一定的改善。本文的研究成果可为今后地铁车站深基坑工程的合理设计与安全施工提供参考。     

新建隧道盾构施工引起邻近地铁隧道沉降分析

以广深港客运专线隧道盾构施工、下穿深圳地铁3号线既有隧道为工程背景,利用FLAC3D软件进行施工过程模拟。探讨了施工过程中新建隧道周边地层位移、既有隧道地面、底部沉降的分布性状以及新建与既有隧道的安全。结果表明,最大沉降点都位于新建与既有隧道的中心线上,沉降分布以各自中心线为对称轴呈左右对称性状,在本地质条件和特定盾构推力情况下,地面沉降和隆起满足要求,既有隧道结构底板沉降满足运营要求。