上海市某人工地层冻结法施工模拟研究

人工地层冻结法是上海市地铁建设中最常用的加固软黏土地基、止水防渗的重要工法。在人工地层冻结法施工过程中,由于水的冻结膨胀作用,会对地铁隧道、联络通道、周围环境造成较大影响。本文使用COMSOL根据水-热耦合理论针对上海市常见的某地铁人工冻结法施工进行模拟。得到了施工过程对温度场、位移场的影响,从而为今后联络通道冻结法施工提供依据。     

渗流地层人工冻结壁交圈时间计算方法

为解决目前相关设计规范中尚无渗流地层人工冻结壁设计及计算方法的问题，利用COMSOL Multiphysics有限元软件实现渗透地层温度–渗流场耦合计算，并通过室内试验对计算结果进行验证。通过数值计算研究温度场随渗流速度、冻结管间距、冷媒温度变化的发展规律。结果表明：当地下水渗流速度大于临界渗流速度时，冻结壁不交圈，临界渗流速度与冻结温度梯度之间存在具有良好的线性关系；通过对二者关系进行拟合，提出临界渗流速度的计算方法。借鉴固结理论的思想，提出无量纲化的交圈因数，利用成长函数曲线较好地拟合不同冻结管间距和冷媒温度条件下的交圈因数–渗流速度曲线。在此基础上，建立渗流条件下人工冻结交圈时间计算方法。研究成果可为渗流地层中人工冻结施工设计及计算提供借鉴和参考。     

谈富水粉砂地层盾构接收端头土体加固技术

结合某地铁车站工程的地质和环境条件,采用了素连续墙止水帷幕与水泥搅拌法组合的盾构接收地层加固方法,并阐述了该方法的施工技术,经实践证明,该加固方法确保了盾构端头土体的稳定性,优于冻结法加固的效果和经济效益。     

桩墙组合型支护结构在软硬复合地层基坑的应用

在软土地区深基坑工程中,为保证基坑稳定性,需设相应的支护结构。常用的支护结构包括地下连续墙、钻孔灌注桩等。论文以宁波市轨道交通2号线二期红联站为例,针对车站软流塑状淤泥质黏土与硬岩复合地层的特殊地质、站址管线复杂等施工难点,提出"桩墙组合"型支护型式,以解决特殊环境下软硬复合地层基坑支护问题。     

岩溶地区红黏土地层深基坑支护设计实例

红黏土广泛分布于我国云南、广西、贵州等地区,岩溶地区红黏土地层往往有着许多不良地质作用。通过某基坑支护工程实例分析,介绍了一套深基坑支护设计方案,解决了岩溶地区红黏土层上硬下软,开挖裂隙大,土洞岩溶水难以排放的问题,该方案为岩溶地区红黏土层基坑工程的开挖与设计提供了一定的借鉴作用。     

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。     

含盐地层中隧道涌水冻结法施工修复技术

人工地层冻结技术在国内矿井建设和内陆岩土工程中已得到广泛应用,但在海底含盐地层中应用还未见文献报道过.以汕头跨海电缆隧道的冻结法修复工程为案例,介绍冻土帷幕的设计、冻结供冷系统设计、冻土帷幕数字化智能监测系统和监测结果的分析计算.揭示了在沙性含盐地层中使用人工地层冻结技术修复海底隧道过程中,冻土帷幕温度变化的规律.     

白垩系地层煤矿立井冻结壁的力学特性及温度场研究

为解决人工冻结技术在西部井筒穿越白垩系富水地层的技术难题,以甘肃新庄矿风立井冻结工程为背景,通过室内物理力学试验、现场实测及有限元数值模拟,对冻结状态下白垩系地层岩石的热物性及力学特性进行研究,探讨凿井期冻结壁的受力机制,重点分析白垩系冻结壁的冻结压力变化规律和成因,对比测温孔与冻结壁径向温度的实测与模拟结果,拟合得出冻结壁受混凝土水化热的影响范围为440~480 mm。研究结果为丰富我国岩石力学的基础理论研究起到积极作用,也可对西部冻结法凿井的优化设计和安全稳定性研究提供依据。     

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...     

富水砂卵地层冻结法联络通道施工

济南轨道交通联络通道采用冻结法施工,经综合分析表明,冻结法施工在富水砂卵地层中安全可行.形成的冻结体整体性和封水效果好,联络通道两面开挖方案可行,分析施工停电停冻对冻结帷幕的发展影响,可供类似工程参考.     

兰州地区黄土冻胀特性和水平冻胀力试验研究

为研究不同含水率黄土在一维冻结条件下温度场、冻胀量和水平冻胀力的变化特征规律及冻胀力与冻结温度之间的动态关系,选取兰州地区黄土进行了封闭系统下的一维冻胀试验。研究结果表明:土体的降温过程分为3个阶段,降温冻结初期各深度土体的温度下降速率较快;土体温度下降到0 ℃时降温曲线出现转折点,土层各深度降温速率曲线出现近乎平行于横坐标的平稳段;冻结后期各深度土体的温度下降速率较慢。冻胀量变化曲线按照变化趋势分为3个阶段: 轻微冻缩阶段,快速发展阶段,拟稳定阶段,不同含水率的土体经历各阶段的时间有所不同。冻胀量随着土体含水率的增加而增大,本试验中含水率14%和20%的土体最终冻胀量分别为3.52 mm和 8.23 mm。在相同土质和温度条件下冻胀力发展的起始温度相同,约为0.60 ℃,含水率不同的土体出现最大水平冻胀力的温度不同。最大水平冻胀力沿土体深度先增大后减小,最大值出现在相对深度0.6~0.8处。     

复杂条件下隧道联络通道冻结施工设计与实践

介绍了我国首个江底隧道联络通道冻结工程的设计、施工监测等情况。对冻结系统盐水温度、冻结帷幕土体温度、冻胀压力、隧道变形等方面的监测结果进行分析研究,获得了冻结盐水温度、冻土温度、冻胀压力、隧道变形的变化规律,保证了工程的信息化施工。冻结法在该类工程中应用效果良好。     

全断面注浆管棚矩形冻结加固技术与实测分析

依托南京地铁10号线梦都大街站一号出入口及风道加固工程,经方案比选并针对本工程的水文地质情况及上部横穿敏感结构的特殊条件,提出一种新工法——全断面注浆+顶部管棚+矩形水平冻结加固。通过实测加固土体温度、地表及管线位移,获得了加固土体的温度场分布及地表位移规律。结果表明:矩形侧向冻结壁向内、外发展速度的比值约为1.54;在相同冻结能量和冻结时间内,在粉土夹粉砂层和淤泥质粉质黏土夹粉砂层中冻结壁发展速度的比值约为1.72;冻结孔施工阶段暗挖通道两侧地表沉降量较大,而冻结阶段上方土体受冻胀影响最大;开挖阶段,距开挖面中轴线距离越近,地表沉降量越大,而融沉阶段却相反;地表及管线位移的监测结果表明该工法安全可靠。     

不同路基处理措施下软土环境效应对比研究

为研究湿地地区软土在不同路基处理措施下的环境效应,通过对砂砾石风化软岩处理路段和砂桩处理路段周围的软土,在路基填筑前和经过5年的沉降固结后路基周边软土随时间和随埋深的变化规律进行试验,分析软土的环境效应并提出适合该地区的路基处理方法。研究结果表明,随着埋深的增加,该软土的密度有所减少,不同断面不同时间的密度指标在埋深1m以下基本保持不变;而在5年的工程时间内,砂桩处理路段周边土层随着埋深的增加含水率大幅下降,渗透系数急剧增加;压缩系数降低为原始土层的1/2,严重影响湿地地区土层的流水路径,改变周围的生态环境。从保护湿地环境的角度考虑,砂桩路基处理方法在湿地地区应谨慎使用。     

动力排水固结法在广州软土地基处理中的应用

通过分析广州软土地基的特点和地基综合处理的要求,结合现场动力排水固结试验和效果比较,探讨动力排水固结法处理软土-松砂双层软弱地基的原理,研究动力排水固结法在处理软土-松砂双层软弱地基时设计施工参数的选取要求。研究表明正确选择动力排水固结法的设计施工参数,可有效加固软土和其下的松砂。     

寒区隧道岩体冻胀率的取值方法和冻胀敏感性分级

 通过分析岩石冻胀试验数据,修正岩石冻胀率的计算公式;分析裂隙冻结时可能出现的冻胀情况并给出相应的线冻胀率值;将岩体裂隙分布形态简化为“层状”,推导岩体冻胀率的计算公式。计算开放条件下不同岩性不同级别岩体的冻胀率范围。开放条件下,岩体冻胀率的特点有：非冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀主要来自于孔隙、裂隙中的原位水冻胀,孔隙/裂隙率越大,冻胀率越大;冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀主要受水热迁移作用的影响,水热迁移作用越强烈,冻胀率越大;随着围岩级别增大,裂隙发育,岩体的冻胀率随之增大,冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀率增长幅度大于非冻胀敏感性岩石构成的岩体。考虑岩石及裂隙填充物的冻胀敏感性、围岩级别、岩石的孔隙率以及地下水补给条件的影响,对岩体冻胀性进行分级,并评估依托工程围岩的冻胀性,根据围岩的冻胀性选择合理的支护参数将节约工程成本。     

真空预压在处理大面积厂房软基中的应用

采用真空联合堆载预压法对某大面积工业厂房软基进行处理,以软式透水管与薄层砂垫层相结合作为一种新型水平排水体,以膜上覆水作为堆载。加固处理后,各项指标能满足处理目标的要求,技术经济效果显著,可为类似工程的设计与施工提供有益的借鉴。     

浅析特殊地质条件下人工挖孔桩施工技术

在重庆江滨、河滩等地带进行建筑工程人工挖孔桩基础施工,常会遇到地下水丰富、流砂层、淤泥较厚等的情况,因而极易造成孔内渗水、涌砂和孔壁坍塌成孔较困难。该文对重庆地区特殊地质条件下挖孔桩的成孔技术进行探讨,总结介绍工程实践中可行的一些施工措施,供同行参考。     

Model test and discrete element method simulation of shield tunneling face stability in transparent clay

The stability of the shield tunneling face is an extremely important factor affecting the safety of tunnel construction. In this study, a transparent clay with properties similar to those of Tianjin clay is prepared and a new transparent clay model test apparatus is developed to overcome the “black box” problem in the traditional model test. The stability of the shield tunneling face (failure mode, influence range, support force, and surface settlement) is investigated in transparent clay under active failure. A series of transparent clay model tests is performed to investigate the active failure mode, influence range, and support force of the shield tunneling face under different burial depth conditions, whereas particle flow code three-dimensional numerical simulations are conducted to verify the failure mode of the shield tunneling face and surface settlement along the transverse section under different burial depth conditions. The results show that the engineering characteristics of transparent clay are similar to those of soft clay in Binhai, Tianjin and satisfy visibility requirements. Two types of failure modes are obtained: the overall failure mode (cover/diameter: C/D≤1.0) and local failure mode (C/D≥2.0). The influence range of the transverse section is wider than that of the longitudinal section when C/D≥2.0. Additionally, the normalized thresholds of the relative displacement and support force ratio are 3%–6% and 0.2–0.4, respectively. Owing to the cushioning effect of the clay layer, the surface settlement is significantly reduced as the tunnel burial depth increases.     

某电厂除硫仓深基坑支护设计与施工

在阜新电厂烟气除硫石灰石粉仓深基坑支护工程中,针对人工填土、淤泥质黏土等软弱土层厚度大,周边建筑密集等特点,采用钢结构排桩和锚杆组合式支护,实践证明,控制位移及内力效果良好,而且支护结构在施工后可回收。