人工冻土融沉对地层位移场影响的三维有限元分析

为揭示人工冻土解冻对地层位移场影响的规律,以某地铁区间隧道盾构出洞水平冻结工程为例,对由人工冻土融沉引起的地层位移进行了三维有限元分析。计算结果表明:地表沉降可分为缓慢沉降、快速沉降、平稳沉降和固结沉降4个阶段;在隧道中轴线上方,随着与出洞口距离的增大,地表沉降先增大后减小;地面沉降在横断面上的分布呈近似正态分布曲线,随着与中轴线水平距离的增加,地表沉降逐渐减小,存在明显的曲线反弯点;地面水平位移随距隧道中轴线距离的增加,先增大后减小,最大水平位移对应于地面沉降分布曲线反弯点对应的位置;隧道上方由融沉引起的土体沉降随深度的增加而增加,距离冻结区域越远,土体沉降越小。

水泥改良土融沉对地层位移场影响的数值分析

【目的】分析水泥改良土融沉对地层位移场的影响规律,为水泥土改良冻结法应用于城市地下工程提供理论基础。【方法】以南京地铁10号线盾构出洞水平冻结加固工程为研究对象,采用三维数值模拟方法对水泥改良土融沉引起的地层位移进行了分析,采用单因素分析法,分析了融沉系数、覆土厚度、冻土壁尺寸对融沉位移场的影响规律。【结果】冻结区土体未经水泥土改良时,地表最大融沉量为12.811 cm;水泥掺入比为12%时,地表最大融沉量为1.521 cm,表明水泥的掺入可明显减小冻土融沉。【结论】水泥土融沉时,土层越深,融沉位移越大,融沉范围越小;地表融沉位移呈盆状沉降面,最大沉降位于出洞口处,随融沉系数增加,地表最大融沉量逐渐增大,但地层沉降分布规律不变;覆土厚度越大,地表融沉量越小;冻土壁尺寸增加时,地表位移发展速度变缓,地表沉降时间延长,最终融沉量增大。

水泥改良土冻胀对地层位移场影响的三维有限元分析

为揭示水泥改良土冻胀对地层位移场的影响规律,促进人工冻结技术的发展,以南京地铁10号线盾构出洞水平冻结加固工程为例,对水泥改良土加固区冻胀引起的地层位移进行了三维数值模拟分析,研究了冻胀位移场的发展分布规律,并分析了不同因素变化对水泥改良土冻胀位移场的影响,计算结果表明:在冻土帷幕上方产生向上的冻胀位移,越靠近冻土帷幕,竖向位移越大;冻土帷幕左右两侧冻结时产生方向相反的水平位移;地表位移随着与出洞口距离的增加先增大后减小,最大冻胀位移并不在冻土帷幕的正上方;覆土厚度越大,地表位移越小;冻胀率、冻土壁厚度和冻土壁长度越大,地表位移越大;冻胀率和冻土壁厚度变化对位移场分布无影响,覆土厚度和冻土壁长度变化既影响水泥土冻胀位移场的大小,也影响位移场的分布。