多供液管供液下液氮冻结优越性分析

传统供液方式下的液氮冻结存在温度场分布不均匀、冻土发展较为不均衡的问题,而供液管开孔的供液形式虽然能够在一定层度上改善冻结的均匀性,但也存在供液分配不易控制的缺点。在液氮原型试验的基础上,文章分析了采用多供液管的供液形式在液氮冻结系统控制以及冻结效果均匀性提高方面的优越性。结果表明:多供液管的供液形式不但提高了冻结管管内温度、管壁温度、土体温度以及冻土轮廓沿冻结管纵向分布的均匀性,同时克服了供液管开孔的供液形式不易控制液氮供给在各供液孔的分配问题,保证了冻结管管内温度的稳定性。     

复杂地层大直径泥水平衡盾构掘进刀具磨损分析

大直径泥水平衡盾构刀具磨损失效,受到土层、刀具材质、掘进参数和掘进距离等多方面因素的影响。结合南京轨道交通某标段区间盾构法隧道施工,介绍了在含砾中粗砂层和粉细砂地层中,采用贝壳刀与刮刀相结合的刀盘刀具布置形式施工时刀具磨损及更换情况;对刀具磨损的现象和原因进行分析,总结了减少刀具磨损的刀具保护技术措施。这可为类似工程提供参考。     

人工冻结法单管冻结引起周围土体温度场变化的研究

为了研究人工冻结法单管冻结引起周围土体温度场的瞬态变化,文章根据冻结峰面将土体分为冻结区及降温区,并构建了相应的人工冻结相变温度场模型;采用变量代换的方法求解了单管冻结相变热传导控制方程,得出了用指数积分函数表示的冻结管周围土体温度瞬态变化的解析表达式;将指数积分函数级数展开式取有限项,计算得出了冻结管周围土体冻结区及降温区温度场分布的解析表达式;结合一工程算例探讨了土体冻结温差、冻结管吸热系数、单位体积土体的结冰潜热等因素变化对人工冻结温度场的影响。研究结果表明:土体冻结温差越大,冻结峰面半径发展速度越慢;冻结管吸热系数越大,土体冻结锋面半径的发展速度越快;土体的结冰潜热越小,其冻结峰面半径发展速度越快。并且,这三个影响因素与冻结峰面半径的发展近似呈线性关系。     

隧道冷板冻结温度场数值模型构建及分析

冻结法施工中,在混凝土结构表面外敷冷板是提高隧道冻结效果的常用方法。文章以广州地铁广佛线某区间冻结封水工程施工为背景,在现有理论研究成果的基础上,采用Ansys软件建立了隧道冷板冻结温度场数值计算模型,分析了影响冻结温度场的各个因素,结果表明:1)冻结主面、界面上温度随深度的分布曲线为对数曲线形式,冻结初期主界面上温差很大,随冻结时间的延长,主界面温度相差不大;2)管片与土体交界面上的温度分布曲线在冷源附近为抛物线形,远处逐渐过渡为平缓曲线;3)在冷板间距较小的情况下,由于双冷板叠加作用,冻结10 d后界面上温度明显低于主面上温度,界面上冻结效果优于主面。冻结40 d后,降温速度明显变缓,冻结范围增长较小;4)在其它参数不变的情况下,存在一个最优冷板布置间距,使界面上冻土壁厚度达到最大。     

开、闭条件下冻结温度场的差异性研究

人工冻结法主要应用于地铁联络通道施工及盾构接收过程中。冻结帷幕的形成及性状受冷源、地质条件等诸多因素影响,冻结土层的工程性质及结构状态均可由温度的分布及演变来反映。文章搭建低温换热试验台,通过加设补水装置,对开放、闭合两种环境系统下土的冻结温度、湿度场变化特性进行试验,分析有无补水条件下两场的差异性。结果表明,计算冻结区域的平均温度需考虑沿管长度方向的积分值;补水条件下温度场的发展过程略快于无补水情况,冻结锋面随时间均呈指数变化,且有水补给时锋面移动速度较快。     

格宾石笼挡土墙—水热力三场耦合数值模拟研究

青藏高原是世界上最大的高海拔多年冻土区域,具有气候复杂多变、工程地质条件差、生态环境脆弱、冻土环境不稳定的区域特点。寒区公路建设常常引发边坡失稳病害,边坡支护是解决问题的关键。基于COMSOL软件中的(PDE)模块建立方程,进行二次开发,建立周期为10d的冻结模型,通过软件的二次开发,以青海省祁连山中段的冻土为例,建立冻结过程中格宾石笼挡土墙的位移场、水分场、温度场多场耦合的研究,得到格宾石笼挡土墙在高寒地区的冻结特性。基于格宾石笼挡土墙在高寒地区海拔高、低温低等气候特点,结合COMSOL数值模拟软件,建立格宾石笼挡土墙和土层的多场耦合,得到冻结过程中结冻深度为1.2m,结冻区温度为-4—-1℃,分析了冻土路堑中温度场与水分场和位移场的分布和变化规律、最大位移等数据,为高寒地区道路役性能提供了数据支撑和建议。     

福州软土地区土压平衡盾构隧道地表沉降特性分析

文章依托福州软土地区地铁2号线某土压平衡盾构区间隧道,对盾构施工地表沉降监测数据和掘进参数进行分析,总结了地表沉降的特点。结合沉降实测值,给出了地面沉降修正双曲线预测公式的参数。分析结果表明:无论是福州软土地区土压平衡盾构施工引起的地层损失沉降、固结沉降,还是考虑固结沉降的长期沉降均符合Peck公式;盾构掘进时可影响到刀盘前方3D~5D范围,产生少量隆起(沉降);地面沉降主要为盾尾脱离后3~5 d内的地层损失沉降和扰动土体的固结沉降,测量期间分别约占总沉降的65%和32%,实际上固结沉降占比较之更大;修正后的双曲线模型可为福州软土地层类似土压平衡盾构隧道工程条件下隧道中心轴线地面沉降预测提供一定的借鉴,参数a,b和c取值范围分别为-0.14~-0.67 mm/d,-0.028~-0.042 mm~(-1)和-0.89~7.67 mm。