超深厚表土层特殊凿井技术探究

为了开发超深厚土层下的固体矿物资源,以2000m深厚表土层建井为工程背景,通过总结深厚土层中井筒建设成果,并参考深土层井筒施工经验与理论研究,对冻结法、钻井法及混凝土帷幕法等特殊凿井法进行了可行性分析。研究表明:在本工程背景下,使用单一的冻结法或使用单一的钻井法作为建井技术尚不成熟且实现难度较大;而采用冻结-帷幕凿井工艺具有一定的可行性。由于深井建设面临“高地应力、高地温、高水压”问题,为确保工程安全性,提出了冻结-帷幕凿井法,为后续超深厚土层凿井方法的选取提供了方向性的参考。

隧道联络通道及泵站冻结法施工数值分析

在市政隧道工程中,联络通道与泵站经常采用合并建造方式,因此在冻结法施工冻土帷幕时一般也需整体考虑,这样就形成了形状异常复杂的冻土帷幕结构。平面应变及解析很难,不易考虑,本文针对这种情况,对某隧道工程中冻结法联络通道及泵站合并建造施工进行了数值分析。主要分析开挖所对冻土帷幕受力与变形的影响以及冻土帷幕内应力与变形的分布情况,并指出帷幕中的最薄弱部位,同时也验证该工程中1.6m冻结帷幕厚度的安全性,对于类似工程施工有一定的指导意义。

冻土帷幕设置加热限位管时温度场数值分析

为解决现有人工冻结法施工后周围地层产生冻胀融沉所引发的不良后果问题,设置加热限位管对冻土帷幕的发展进行限制。运用有限元软件分析在冻土帷幕主面上设置加热限位管时对冻土帷幕温度场发展的影响规律,主要得出：随着加热限位管盐水温度的升高,冻土帷幕厚度呈线性减小趋势;限位管循环盐水温度越高,最终形成的冻土帷幕边界平整性就越好,从而具有较好的限位效果;限位管应与冻结管对齐设置在冻土帷幕主面上;限位管与冻结管距离由最终控制冻土帷幕的厚度决定;循环热盐水的温度不宜过高,宜为5~10℃。

基于蠕变效应的穿越隧道冻结帷幕开挖与支护三维数值模拟

人工冻结帷幕具有显著的蠕变效应。以上海地铁隧道穿越某正运营车站底板施工段为例,将冻土帷幕当作蠕变材料,隧道内土体及上部结构当作弹性介质,与冻结帷幕外围及结构其它部分相作用的土体当作土弹簧处理,运用大型通用MARC有限元程序,对隧道冻结帷幕开挖与支护的时间效应进行了详细地分析,并与实测数据进行比较,说明该种分析方法是可行的。缩短冻结帷幕暴露时间和采用分台阶开挖方式有利于提高车站底板、冻结帷幕和支护结构的稳定性。

北京地铁区间联络通道冻结法施工技术

北京地铁一区间联络通道兼泵房采取冻结法施工,冻土帷幕是冻结法施工的关键所在。施工前对盐水温度、冻土温度、泄压孔压力进行现场监测,分析冻土帷幕发展规律,判定冻土帷幕各参数是否达到施工指标。通道开挖时获得冻土帷幕信息,以此来验证监测数据的准确性。结果表明:温度随着时间的变化先是急剧下降,之后缓慢下降趋于稳定;冻结壁交圈发生在泄压孔压力开始增大时,泄压孔压力稳定表明冻土帷幕基本形成。开挖施工获得的冻土帷幕信息证实了监测数据的准确性。

考虑温度梯度变化的地铁联络通道冻结法施工三维数值模拟

冻结法施工过程中,冻结帷幕的温度场分布较大程度决定其力学行为。针对目前将冻结帷幕温度场均一化处理所存在的问题,文章考虑混凝土水化作用和主隧道管片与隧道内空气热交换所引起的冷量传递非一致性,结合天津地铁2#线机场延长段工程中2#联络通道的冻结法施工,利用有限元分析软件Midas/GTS分别建立冻结帷幕为均一温度场和存在温度梯度的两种物理模型,以此展开联络通道开挖施工的三维模拟分析。结果表明:联络通道冻结过程中喇叭口处存在应力集中,冻结帷幕底板位移变化较大;存在温度梯度模型所得结果较为符合工程实际,其冻结帷幕的应力、变形也更加合理。

人工冻土帷幕的冻结过程研究

人工冻土帷幕具有广泛的应用前景。研究表明,冻土的均匀性和冻结状态是影响人工冻土帷幕强度的重要指标。冻结方向、受力方向、冻结时间影响下的冻结锋面发展情况和温度场规律是描述冻土力学性能差异的四个重要特征。该文通过分析这些指标和特征,完善了人工冻土帷幕的分析计算内容,有助于验证冻结时间、冻结位置等重要工程指标的正确性。

盾构隧道修复工程中的垂直冻结加固应用

在盾构隧道的修复工程中,为了隔离损坏段和完好段的联系,防止进一步的坍塌破坏,便于进行完好隧道内的清淤排水和隧道修复工作,在隧道损坏段和完好段分界处进行垂直冻结形成冻土帷幕,并布置温度监测系统进行实时监测,通过监测数据计算和分析冻土帷幕各种参数指导隧道修复工作的进行,并同时考察隧道修复工作对冻土帷幕温度的影响。计算分析表明,该冻结系统运转稳定,监测系统布置合理,冻土帷幕强度达到了设计与施工的要求。受管片切割和连续墙施工的影响冻土帷幕温度有一定升高,但是并没有高于设计冻土帷幕温度,这些工序结束后冻土温度继续下降。

拱北隧道管幕冻结法温度场数值计算

以港珠澳大桥珠海连接段拱北隧道为工程实例,研究管幕冻结法的温度场发展规律,基于二维多孔介质传热理论,采用有限元软件COMSOL对积极冻结期的实际工况进行数值计算,模拟结果通过现场实测验证,研究了温度场在异形冻结管开启前后的发展与分布规律。结果表明:冻结30 d时,实顶管完全被冻土包裹,并且顶管之间开始形成连续的冻土帷幕;冻结50 d时,空顶管被冻土完全包裹;冻结90 d时,实顶管和空顶管处冻土帷幕厚度达到2.0 m,满足设计要求。在异形冻结管开启前、开启后10 d内和开启后10~20 d内,两顶管间中点处温度测点的平均温度变化速率分别为-0.86℃/d,-0.88℃/d和-0.25℃/d,之后各测点温度趋于稳定,进而形成温度较为均匀的冻土帷幕。研究成果可为类似冻结工程提供技术参考。

基坑冻土帷幕冻结温度场变化规律试验研究

为提高基坑冻土挡墙的成墙效率,寻找冻结法施工中温度场的变化规律,指导冻结施工获取最佳冻结强度,基于传热学和工程流体力学对冻土温度场的影响因素进行试验分析,通过有限元ANSYS热力学模块提出了稳态与瞬态相结合的温度场计算新模型。通过试验及数值模拟着重对冻土温度场形成的人为可调控因素进行分析,对冻结管的材质及结构提出了优化方案,同时得出冷冻管间距是影响冻结效果的主要因素,最优冻结管间距为500 mm。

滨海软土冻结温度场发展规律

为研究滨海软土地层中联络通道冻结温度场的发展规律,以上海轨道交通15号线罗秀路站至百色路站区间联络通道为工程背景,对冻结帷幕厚度、平均温度及冻结过程进行分析,通过建立联络通道三维数值模型预测冻结温度场发展规律,并与实测温度数据进行分析验证。结果表明:地层中存在固有压力导致泄压孔含有初始压力值,埋设冻结管时注入大量水泥浆将抑制地层中水分迁移,减小冻结过程冻胀影响;冻结过程地层温度下降规律可分为温度快速下降、降温速度减小后增大、降温速度缓慢减小、温度稳定4个阶段;冻结帷幕内外侧发展速度比例为1.42︰1,灰色粉土比粉质黏土夹粉土冻结效果好,粉质黏土夹粉土发展速度为20.02mm/d,灰色粉土发展速度为29.75 mm/d。

冻结法施工中冻土帷幕数值模拟分析

以某市轨道交通工程越江区间隧道1#联络通道冻结工程为背景,运用数值模拟手段,深入研究越江隧道联络通道冻结法施工过程中各个工况下冻土帷幕的受力变形规律,得出在拉开钢管片以及开挖土体过程对冻土帷幕受力变形影响最为明显。此研究对越江隧道联络通道冻结的冻土帷幕的设计具有重要的指导意义,对保证此类越江隧道联络通道冻结工程的安全具有重要的参考价值。

双层越江公路隧道联络通道冻结法施工技术

介绍了上海复兴东路越江隧道工程联络通道冻结法施工方案。针对上海复兴东路越江隧道的双层隧道联络通道结构偏心的特点,对联络通道冰冻法施工作了详细的叙述,特别是对开挖与构筑施工,给出了具体的施工步骤,可作为类似工程的参考。

隧道联络通道冻土帷幕3D可视化实现及分析

阐述了通过隧道联络通道水平冻结监测系统的布置情况以及监测数据的整理计算,得出冻结过程中联络通道不同断面在不同时刻的冻土帷幕的厚度。根据厚度值并利用3DVIZ软件绘出联络通道冻土帷幕的形状,并对3D可视化在工程中的运用和意义进行了探讨。