软弱地层联络通道冻结法施工温度及位移场全程实测研究

研究软弱地层联络通道冻结法施工的冻结温度场、解冻温度场、冻胀融沉发展规律,是解决其冻胀及工后融沉预测与控制的前提。以软土隧道联络通道冻结法工程为背景,对冻结温度场、解冻温度场、地表变形、深层土体冻胀融沉及温度变化规律等进行了全程实测,对冻结壁的形成及解冻全过程进行了分析。结果表明:冻结过程温度变化规律可分为温度快速下降、降温减慢、降温速度加快、土体温度稳定、维护冻结等5个阶段。解冻期间,土体温度经历快速回升、0℃附近稳定、温度持续回升3个阶段。冻结圆柱交圈是产生迅速冻胀的临界时间点,冻胀主要发生在冻结18~45 d;联络通道解冻15 d,部分土体温度达到0℃附近,冻土进入相变阶段,因此应在15 d后开始融沉跟踪注浆;入土深度越大土体相变阶段持续时间越长,粉土融沉主要发生在解冻前2个月,其完全解冻需要100 d左右,此为跟踪注浆至少应持续时间。深部土体温度、冻胀融沉位移均随深度增大呈线性递增。实测拱顶冻结壁处最大冻胀及融沉位移分别是对应地表冻胀、融沉量的3.6倍、4.9倍。地表冻胀融沉槽为联络通道中线两侧符合拟正态分布规律,其影响范围约为隧道底部埋深的1.2倍。     

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。     

常州砂性地层联络通道解冻规律研究

人工冻结联络通道施工常采用跟踪注浆解决软弱地层工后融沉问题,为此必须掌握解冻温度场的变化规律。以常州市轨道交通1号线某隧道联络通道冻结法施工为背景,将冻结阶段现场实测与温度场数值模拟进行对比,验证数值模拟方法正确性,并通过数值模拟对自然解冻与强制解冻规律进行分析。结果表明,60 ℃~90 ℃循环热水强制解冻周期为33.5~22 d,较自然解冻周期的160 d缩短了5~7倍,不同温度的强制解冻解冻周期大致呈线性变化。强制解冻完成次序依次为上部结构、冻结管内侧土体、冻结管外侧土体、集水井底部。冻结壁厚度不同工程可采用不同温度热水循环进行强制解冻,冻结壁厚度较薄时可适当降低热水温度;强制解冻融沉注浆前期应将重点放在联络通道上部结构侧边及顶部,后期应将重点放在底部。     

浅埋隧道全断面超长水平冻结位移场的试验研究

结合广州地铁三号线天河客运站折返线隧道全断面超长水平冻结工程,基于相似理论,建立一套完整的物理模型试验系统,在保证冻结壁强度相似的前提下,重点对该隧道冻结暗挖过程中的冻胀和融沉位移场进行试验研究,为该工程的设计和施工提供科学的依据。     

冻结法施工引起的地表沉降及变形预测

冻结法施工时由于土层冻结要发生冻胀,引起地面上升;冻土解冻融化时又会出现融沉,导致地表下沉,故会对地表和周围建筑设施产生不良影响。文章就以下几个方面分析地表沉降及变形：地层冻结引起的地面上升、隧道开挖引起的地表下沉、地层解冻导致的地表沉降以及最终的地表沉降和变形。最后得出计算公式以期指导实际工程施工。     

冻结加固工程强制解冻融沉注浆施工技术

详细介绍利用融沉注浆对强制解冻土体进行土体加固方法,并对融沉注浆施工过程中的注浆方法和注浆工艺进行阐述。结合某联络通道的融沉注浆施工,表明对冻结土体分区强制解冻,及时进行融沉注浆是控制地表沉降的有效方法。     

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。     

冻融循环下隧道非冻土段底部融沉变形规律

为研究寒区隧道非冻土段在冻融循环条件下的底部融沉规律以及洞内不同的气温对隧道底部融沉变形的影响.利用温度场解析解确定非冻土段范围,采用有限元进行建模计算.计算结果显示:在冷空气作用下,原来处于非冻结状态的围岩开始发生冻结,并产生向上的冻胀位移,表层围岩的冻融位移最大,初期最大冻胀位移可达8 mm,随着洞内气温的周期性变...     

常州典型土层冻胀融沉特性试验研究

以常州市轨道交通典型土层为研究对象,介绍了人工冻土冻胀融沉试验的原理和方法,通过冻胀融沉试验得到了不同土层在封闭系统和开放系统状态下冻胀率及融沉系数与时间的关系曲线,研究成果为常州市轨道交通人工冻结法后期的设计与施工提供了重要参考依据。     

宁波轨道交通人工冻土物理力学特性试验研究

为了给宁波轨道交通人工冻结提供设计、施工参数,对宁波海相沉积人工软土开展了冻胀融沉、抗剪强度和单轴抗压强度试验研究,获得了江厦桥东—天一广场区间人工冻结工程主要地层在开放条件和封闭条件下的冻胀率和融沉率以及冻土的抗剪强度指标及极限抗压强度值。结果表明：开放条件下各土层的冻胀融沉较封闭条件下大,且随含水量的增加而增大;冻...     

冻结法工程施工中冻胀和融沉问题的分析与研究

本文主要讨论地下土木工程中使用冻结法施工引起的冻胀和融沉工程问题,从岩土工程的角度介绍冻结土的形成及其工程力学性质。较为全面的阐述冻结土的岩土工程设计及施工特点。     

冻结法施工中的冻土特性试验研究

为获得冻结法施工中土体冻胀融沉特性规律,以某地下联络通道工程为原型,根据相似理论,进行了水平冻结模型试验。结果表明,冻胀融沉过程中,土体温度先迅速降低后升高,维持在0℃一段时间后,继续缓慢升高至室温;土压力值先增加后减小,其中,竖向土压力值随深度的增加而增大,相同埋深下,距冻结管越近,水平土压力值越大;土体融化固结沉降值明显大于冻胀位移值,土体竖向位移较水平位移变化显著。积极冻结期内土体温度降低速率变慢,且埋深越大、距冻结孔越近,土体温度降低越快、降幅越大;无侧限土体压力值先增加后减小,侧限土体压力值则逐渐增大,全封闭土压力值变化率更显著。     

用固结仪研究冻土融化压缩特性

我国季节与多年冻土面积占幅员的2／3,地表土或土工结构物表层经历反复的冬冻、春融作用,使道路、工业与民用建筑、水工建筑物等工程产生灾害。利用改装的土工固结仪来试验研究冻土融化下沉特性,为正确选择地（路）基填料,防治冻害发生提供依据。     

冻融循环条件下土的融沉性质试验研究

多年冻土地区路基病害主要由冻土土体在季节变化条件下的冻融循环造成的。因此,本文结合青藏铁路清水河、北麓河试验段土质条件,通过室内试验探讨和研究了不同土质在不同含水率、密实度、荷载条件下,反复冻融过程中的融沉特性。并探讨了循环融沉系数与融沉系数的关系及表达式,为进一步深化对融沉特性的认识提供了参考。     

冻融过程中未冻水含量及冻结温度的试验研究

 土体冻融过程中的未冻水含量是控制水分迁移及冻胀融沉的关键因素,而冻结温度是判断土体是否处于冻结状态的重要指标。基于频域反射法(FDR),测定不同初始体积含水率条件下青藏高原粉质黏土,冻融过程中的体积未冻水含量及温度变化,分析引起体积未冻水含量及冻结温度产生差异的主要原因。试验结果表明：初始含水率较高的土体,冻结过程中出现了很明显的过冷现象以及温度和体积未冻水含量的突变,而初始含水率较低的土体,这种现象并不明显。初始含水率较大的土体冻结先于初始含水率较小的土体,并且对温度突变的敏感性大于初始含水率较小的土体。对冻融过程体积未冻水含量的滞后分析发现,体积未冻水滞后度?θ和温度滞后度?T均是先增大后减小,体积未冻水滞后度?θ的峰值发生在相变区附近,其峰值随着初始含水率的增大而增大。当初始含水率等于或高于液限含水率时,含水率对冻结温度影响不大;当初始含水率低于液限含水率时,冻结温度随含水率减小而降低。     

新立副井井塔不均匀沉降分析

通过对新立金矿副井井塔的沉降观测数据和沉降曲线的观察分析,发现井塔出现了不均匀沉降现象,进而对产生不均匀沉降的相关因素进行研究分析,得到了引起不均匀沉降的原因主要有冻结壁的融化造成的冻土融沉、荷载偏心(承载中心与荷载中心不重合)和地下水疏降造成的地面沉降。副井井筒表土段施工采用了冻结法施工技术,由于在海水条件下,冻结温度场低,冻结壁范围大,而冻融速度慢,使得融沉周期较长。冻结法施工结束后,冻土产生缓慢的融沉效应,而且副井井塔基础采用摩擦型灌注桩,因此,冻土的融沉效应使得井塔产生不均匀沉降,它引起的沉降量占到总沉降量的69.5%,是造成不均匀沉降的最主要原因。     

液氮冻结技术在地铁泵房排水管修复工程中的应用

以上海运营地铁某区间泵房排水管液氮修复工程为背景,详细介绍了液氮封水冻结帷幕形式和冻结孔布置参数的设计、液氮消耗量估计、施工流程、操作方法和测温系统布置。通过温度监测数据和工程实践,验证了开挖条件分析方法。由隧道沉降监测结果可知,小体积液氮局部冻结土体的融沉对隧道变形稳定性影响较小。     

寒区裂隙冻岩隧道岩-水-冰力原位测试及冻胀力模型

为了研究寒区裂隙冻岩隧道冻胀力并建立合理的计算模型,以川藏公路雀儿山隧道为工程依托,组合利用水压力计、土压力盒和多点铂电阻温度传感器进行冻胀力原位测试,考虑静水压力,提出了裂隙成环贯通原位冻胀时的隧道宏观冻胀力理论模型,并将计算结果与原位测试结果进行了比较分析。研究结果表明：现场原位测试方法考虑了岩-水-冰在冻结过程中随时间和温度的变化特征,避免了对裂隙岩石细观结构模型的讨论,方案合理且易于实施;裂隙岩石冻结前水压力随径向深度增加而线性减小,径向1.5～2m围岩内裂隙水挤出形成急剧增压区间,靠近结构处水压力降到最低;原位测试得到冻胀压力0.615～3.355MPa,空间分布以拱顶处最小,拱腰处最大,冻胀力模型计算得到的冻胀压力约0.46MPa,去除水压力,裂隙成环贯通宏观冻胀力理论模型计算结果接近于工程实际。