隧道圍巖管幕凍結(jié)組合預(yù)加固中的凍脹量模擬計(jì)算分析.pdf

1、二十一世紀(jì)是地下空間的世紀(jì)，隨著國(guó)家將基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)戰(zhàn)略逐步轉(zhuǎn)為地下，各省市掀起了建設(shè)地下隧道的浪潮，其中沿海發(fā)達(dá)城市尤為突出。然而，沿海城市地區(qū)多為工程性質(zhì)極差的土質(zhì)，含水量高，承載能力差。為了應(yīng)對(duì)此類土層的隧道施工項(xiàng)目，人工水平凍結(jié)技術(shù)正越來(lái)越多被人們所重視。人工水平凍結(jié)法是指在隧道開(kāi)挖前，將凍結(jié)管沿著隧道開(kāi)挖面外圍預(yù)定位置頂進(jìn)土層中并通入低溫鹽水，與土體進(jìn)行熱交換，使凍結(jié)管周圍土體孔隙水凍結(jié)成冰，形成凍土柱，最后凍土柱交圈形成凍結(jié)壁

2、。人工凍結(jié)法作為隧道施工預(yù)加固技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì):封水可靠、適用性強(qiáng)以及無(wú)害環(huán)境。但人工凍結(jié)法也有其局限性，即凍結(jié)過(guò)程中的伴隨有凍脹現(xiàn)象，危害周邊已埋管線與地表建筑。
　　本文以港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道暗挖段為工程背景進(jìn)行人工凍結(jié)法研究。首先，本文進(jìn)行了相關(guān)課題的調(diào)查研究，查閱大量資料，掌握了凍結(jié)工程中凍土的形成規(guī)律與凍脹現(xiàn)象的形成機(jī)理;接著采用理論分析與ABAQUS數(shù)值模擬的方法研究了人工凍結(jié)法與管幕法組合的情況下，積極凍結(jié)過(guò)

3、程中土層溫度場(chǎng)的變化規(guī)律，并且通過(guò)三種凍結(jié)方案（單管凍結(jié)方案、雙管凍結(jié)方案、異形凍結(jié)管延遲開(kāi)啟凍結(jié)方案）的數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比分析，得出最佳凍結(jié)方案;最后對(duì)實(shí)際工程施工的關(guān)鍵技術(shù)提出相關(guān)建議。
　　通過(guò)研究表明，單根凍結(jié)管凍結(jié)時(shí)凍結(jié)區(qū)域基本是以凍結(jié)管橫截面為圓心的圓形區(qū)域;多根凍結(jié)管凍結(jié)是，各凍結(jié)管形成的圓形凍土柱會(huì)逐漸融合并逐漸形成具有止水效果的凍結(jié)壁;在多種凍結(jié)方案中，同時(shí)開(kāi)啟圓形凍結(jié)管與異形凍結(jié)管有利于提高凍結(jié)效率，縮短凍結(jié)時(shí)間