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。

水泥预加固-人工冻结联合工法加固地层冻胀特性

以广州地铁十四号线一个联络通道冻结工程为背景,采用联合工法施工,通过有限元软件建立联络通道冻胀位移场三维数值模型,研究了盐水温度和水泥掺量对土体冻胀位移的影响,并计算不同冻结壁厚度下地表冻胀位移量以及联络通道开挖土体的塑性区域,在满足施工安全的前提下,进一步对冻结壁设计参数进行优化,以减小土体冻胀位移。结果表明:采用水泥预加固-人工冻结联合工法施工,当水泥掺量设定为12%,盐水温度控制在-31~-25℃时,积极冻结末期,地表冻胀位移能够满足工程监测要求;水泥掺量设定为12%,冻结壁厚度设定在1.8 m,盐水温度控制在-31℃。可见相对于原施工方案,采用联合工法施工,积极冻结末期地表冻胀量减小了73%。

深井冻结中冻结壁冻胀解析预测

为保证深井冻结凿井施工的安全,必须考虑冻结过程中的冻胀力,而当前还没有一种合理的立井冻胀预测手段。考虑到土体冻结受温度场的直接影响以及温度场测试手段成熟,采用温度场来确定冻结壁厚度及位置,再由冻胀系数来推算冻土冻胀量,进而得到冻胀位移场及应力场。结果表明,采用这一解析预测方法可以得到满足工程应用的冻胀位移场及冻胀应力场。

冻结凿井中冻胀数值分析

为研究土体冻胀对冻结壁受力的影响,采用ANSYS有限元软件模拟深井冻结凿井施工中的土体冻胀情况,并结合现有冻结理论分析单圈冻结下冻胀位移场和应力场的变化规律。结果表明:冻结壁外侧土体冻胀位移均为正(向外),内侧均为负(向内),外侧明显大于内侧;冻结壁内侧冻胀应力远大于外侧,内外冻胀应力差使冻结壁不断向外变形;积极冻结初期冻结壁内部应力复杂,积极冻结后期,其内部应力状态趋于平缓。

渠道防冻胀衬砌结构的选择

通过渠道衬砌冻胀破坏调查与实际观测分析，渠道刚性衬砌基土冻胀破坏，与基土冻胀位移大小及其不均匀程度、衬砌结构受约束条件、衬砌抵抗或适应基土冻胀变形的能力等因素有关。在选择防冻胀衬砌结构时，应从消除或减少基土冻胀及其不均匀性、消除衬砌结构的约束条件。

季冻土区临水内、外拱护墙结构冻胀特征分析及治理

为厘清季冻土区临水内、外拱护墙结构冻胀平位移冻害机理,测试隔离层防冻害装置的有效性,在20101110—20110531、20131110—20140531、20171110—20180531三个观测年内,以长春某湖泊临水内、外拱护墙结构为研究对象,选择内、外拱护墙结构和设隔离层防冻害装置的试验内拱护墙结构三者相对比,用钢尺量距法观测三者寒期的平位移状态。结果表明:内拱护墙结构出现倾斜、裂缝导致的内向冻胀平位移冻害,其内向平位移曲线随气温均呈"半驼峰型",对应观测年持续降温—持续低温—持续升温—正温时段,内向冻胀平位移呈减小—增大—减小—稳定残余的位移运动,诱因是平冻胀应力的生成—增长—减弱—消失作用;外拱护墙结构出现较小的外向冻胀平位移,外向冻胀平位移曲线均呈"波浪型",无冻害发生,冰凸拱平冻胀应力推动外拱护墙结构压缩冻土凹拱形成外向冻胀平位移,冻土凹拱限制了外向冻胀平位移发展;设隔离层防冻害装置的试验内拱护墙结构未发生平位移冻害,其内向冻胀平位移较自然冻胀的内拱护墙结构减小83.92%,较外拱护墙结构减小51.74%,表明隔离层防冻害装置防治冻胀平位移冻害有效。

天然气场站管道冻胀原因分析及防护措施研究

本文简述了天然气站设备设施冻堵现状和危害,以某城市燃气场站为例,深入分析了该站设施冻胀、地面沉降原因,并探讨了该站关键设备发生冻堵的原因。最后研究了对应的冻胀防护措施,经实际验证,结果表明本论文研究得出的防护措施效果良好,能够将管壁道保护起来,有效地解决了冻胀位移管道安全问题。

基于ANSYS系统的冻结凿井冻胀力数值分析

在总结冻结理论的基础上,结合冻土与未冻土的物理力学特性,利用ANSYS有限元软件对冻结施工过程的土体冻胀进行了数值分析,得到了冻胀位移场、应力场的发生、发展规律以及土体刚度与冻胀系数对其的影响规律。为今后进一步研究冻胀机理和作用以及工程设计提供了一定的理论依据。

寒期湖岸曲墙冻胀规律解析

湖岸曲线形挡土墙为"曲墙"。据原位观测采集的长春雕塑公园中心湖岸曲墙的水平冻胀位移数据,绘制了位移曲线,分析了不同凸曲形状曲墙水平冻胀位移规律和"冻害"程度。

冻土水热力耦合作用的数学模型及数值模拟

将冻土体视为空间弹性体，提出了土体在冻结过程中水分场、温度场、应力场三场耦合的 一般数学模型，并给出了相应的离散方程及其解法．最后给出了数值算例；并与实测值比较， 证明了该模型和算法的正确性．

青藏粉质黏土冻融循环试验研究

以青藏公路沿线常遇到的青藏粉质黏土作为研究对象,在室内分别进行了1、2、3、4次冻融循环试验,分析了冻融前后试样的温度分布特征、水分分布特征、冻融位移变化特征.结果表明:多次冻融循环的冻结过程中,温度场分布更趋向均衡和平稳,0℃等温线和低温等温线趋向深部发展;多次冻融循环后,试样含水量可划分4个区域,第1区域为表层冰晶聚集高含水量区,第2区域为低温梯度含水量均衡区域,第3区域为冷锋面冰透镜冰层积聚高含水量区域,第4区域为高温低含水量区域;青藏粉质黏土首次冻结的冻胀位移量和相对冻融位移量都比较大,冻胀量可以达到几十毫米,冻胀率可达8.3%,伴随冻融次数增加,相对冻胀量和相对冻融量幅值逐渐减少.

城市盾构隧道水平冻结地层加固的数值分析

冻结地层加固法是一种环境影响小、加固效果好的地层加固方法，人工冻结壁的形成是一个复杂的热-力耦合问题。依托实际盾构隧道始发施工中冻结加固工程，采用有限差分软件Flac3D建立数值模型分析了地铁隧道水平冻结施工中温度场随时间的发展和分布特征，同时采用准热-力耦合的方法，分析了冻结施工中地表冻胀隆起变形规律。分析结果表明：冻结壁模拟交圈时间和设计交圈时间基本一致；冻结壁交圈前，地表冻胀隆起位移速率快，冻结壁交圈之后，地表冻胀变形逐渐趋近稳定。计算结论可供设计和施工参考，提供了一种简便的人工冻结加固施工的数值模拟方法。

人工湖岸挡土墙“冻害”与防治措施研究

论述了水平冻胀应力对挡土墙的"冻胀"作用,分析挡土墙冻胀水平位移的形态及成因,研究制定的"冻害"防治措施的实施和效果评估。

关于“衬砌工程冻害新思维”问题的商榷

中国农业大学低温工程试验研究室刘镜仁同志，在《渠道（沟）衬砌工程冻害治理的新思维及试验研究》一文中，提出了一些与《渠系工程抗冻胀设计规范》ＳＬ２３－９１相左的观点文章有针对性地论述了渠道衬砌中的冻害研究范畴、渠床的冻胀融沉和衬砌体的破坏、允许冻胀位移值与允许残余变形量等问题．并介绍了《渠系工程抗冻胀设计规范》

渠道混凝土防渗体下土体特性变化试验研究

渠道衬砌结构的冻胀破坏在寒冷地区普遍存在,对其使用效果和寿命造成了很大影响,为了解季节性冻土区渠道防渗体冻胀发生的原因,以梯形渠道弧形混凝土防渗体为例,从渠道衬砌结构的防渗体下土体温度变化及防渗体冻胀位移量变化特点入手,通过在灌区选取典型渠道进行原型原位观测试验,监测不同时间点不同影响因素下渠道不同位置土壤深度处地温及冻胀位移量变化,分析土体各特性的变化机理。结果表明,不同土层深度处土壤含水率的大小为未冻层>临界层>冻土层;不同土壤深度处的温度变化基本相同;10cm厚的保温板的保温效果优于20cm厚保温板的保温效果。研究成果为解决灌区渠道衬砌的冻害及渗漏问题以及未来大中型灌区渠道施工过程中采取有效的防冻胀措施提供了参考依据。