盾构出洞水平冻结解冻温度场三维有限元分析

为揭示人工冻土解冻规律,对某地铁区间隧道盾构出洞水平冻结工程融化温度场进行了三维数值模拟分析,并研究了土体导热系数、比热容、含水率和环境温度等因素变化对人工冻土融化温度场的影响。计算结果表明:冻结帷幕解冻所需热量主要来自于与隧道管片和混凝土槽壁接触的大气;解冻过程可为负温阶段、相变阶段和正温阶段,土体温度在负温阶段上升较快,相变阶段上升速度明显变缓,进入正温区后土体温度回升速度再次增大;负温阶段受比热容的影响比较显著,含水率增大引起相变阶段明显延长,导热系数和环境温度变化对三个阶段都有显著影响。为跟踪注浆控制融沉提供了理论依据。

下穿车站交叠区域MJS+水平冻结加固解冻温度场研究

人工冻结后期冻土融化会对周边结构造成融沉变形影响,在承压含水地层可采用全方位高压喷射(metro jet system, MJS)+水平冻结联合加固法,用以止水并抑制冻胀融沉,而MJS+水平冻结加固解冻规律是优化工后融沉注浆的重要依据,因此以南京地铁7号线下穿既有10号线中胜站工程为背景,运用有限元软件ADINA构建下穿隧道交叠区解冻模型,通过数值模拟方法研究交叠区冻结水泥土解冻规律,对比分析了冬、夏季不同环境温度对自然解冻温度场、不同循环盐水温度对强制解冻温度场的影响。结果表明:冻结水泥土自然解冻可大致分为3个阶段,分别为迅速升温阶段、相变阶段、稳定升温阶段。加固区内各部位冻结水泥土自然解冻顺序为先两侧后中间,先顶部后底部,先端头后中部;强制解冻顺序为先两侧和底部冻结管内侧,然后两侧边及底部冻结管外侧,最后是中间加固区底部。强制解冻循环盐水温度越高,冬、夏季冻结加固区完全解冻所需时间差越小,循环盐水每升高10℃,时间差缩小24 h。

软弱地层联络通道冻结法施工温度及位移场全程实测研究

研究软弱地层联络通道冻结法施工的冻结温度场、解冻温度场、冻胀融沉发展规律,是解决其冻胀及工后融沉预测与控制的前提。以软土隧道联络通道冻结法工程为背景,对冻结温度场、解冻温度场、地表变形、深层土体冻胀融沉及温度变化规律等进行了全程实测,对冻结壁的形成及解冻全过程进行了分析。结果表明:冻结过程温度变化规律可分为温度快速下降、降温减慢、降温速度加快、土体温度稳定、维护冻结等5个阶段。解冻期间,土体温度经历快速回升、0℃附近稳定、温度持续回升3个阶段。冻结圆柱交圈是产生迅速冻胀的临界时间点,冻胀主要发生在冻结18~45 d;联络通道解冻15 d,部分土体温度达到0℃附近,冻土进入相变阶段,因此应在15 d后开始融沉跟踪注浆;入土深度越大土体相变阶段持续时间越长,粉土融沉主要发生在解冻前2个月,其完全解冻需要100 d左右,此为跟踪注浆至少应持续时间。深部土体温度、冻胀融沉位移均随深度增大呈线性递增。实测拱顶冻结壁处最大冻胀及融沉位移分别是对应地表冻胀、融沉量的3.6倍、4.9倍。地表冻胀融沉槽为联络通道中线两侧符合拟正态分布规律,其影响范围约为隧道底部埋深的1.2倍。

石拉乌素副井基岩冻结壁解冻规律与注浆时机研究

以石拉乌素副井为工程实例,基于数值计算方法,研究了基岩冻结解冻温度场的分布规律,讨论了壁后注浆时机的确定方法,提出了双层复合井壁壁后注浆控制方法。注浆实践表明:在基岩冻结双层复合井壁凿井期,充分考虑内壁现浇混凝土水化热与冻结壁解冻温度场的相互作用,优化冻结停机时间,在冻结壁局部解冻条件下进行壁后注浆,可达到节省冷量、封堵内壁温度裂纹的目的,现场壁后注浆效果良好。

基于实测解冻温度的联络通道冻结法融沉注浆优化研究

【目的】冻结法施工中,为了工后跟踪注浆及控制融沉,必须了解地铁联络通道解冻温度发展规律。【方法】以软土隧道联络通道冻结法工程为背景,对解冻温度场、深层土体温度变化规律等进行了实测;为更有效控制融沉,对其跟踪注浆时机及顺序、注浆工艺及材料进行了优化。【结果】联络通道解冻20 d内,部分土体温度开始达到0℃附近,冻土进入相变阶段;入土深度越大,土体相变阶段持续时间越长;软土融沉主要发生在解冻前2个月,侧墙及顶部完全解冻需要4个月,则跟踪注浆至少应持续的时间为3~4个月。【结论】控制融沉过程中,注浆应按照由底部→顶部→侧墙的顺序先后进行;同时要根据实测温度和地面沉降量实行双控标准。合理安排施工顺序和注浆参数,加强监测,可以进一步使得联络通道周边土层受融沉影响范围缩小,降低联络通道顶部受融沉的影响程度。

冻结基岩双层复合井壁壁后注浆控制技术研究

以高家堡主井为工程实例,基于数值计算方法,研究了基岩冻结解冻温度场的分布规律,讨论了壁后注浆时机与浆液扩散范围的确定方法,提出了双层复合井壁壁后注浆控制技术。通过精确制订注浆计划,采用有效的注浆材料,合理确定水灰比例,取得了理想的注浆效果。注浆实践表明:双层复合井壁凿井期,充分考虑内壁现浇混凝土水化热与冻结壁解冻温度场的相互作用,优化确定冻结停机时间,在冻结壁局部解冻条件下进行壁后注浆,可达到合理节省冷量、控制浆液扩散范围、封堵内壁温度裂纹的目的,现场壁后注浆效果良好。