地层冷冻加固法施工对既有车站变形控制的影响分析

武汉地铁12号线太双区间清障工程采用地层冷冻加固法施工。该方法对既有车站存在冻胀融沉安全问题。为了分析地层冷冻加固前后的既有车站冻胀应力场和融沉位移场数据变化情况,采用Midas-GTS建立热力耦合三维有限元模型进行计算,结果表明:在地层冷冻加固法施工中,采用水泥浆液对地层进行加固处理后,冻胀引起车站结构上浮量减小至3.7mm,小于地铁上浮位移控制5mm;融沉引起的车站结构下沉量缩小至7.5mm,小于地铁沉降控制标准10mm。

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。

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。