季节冻土区防冻胀护道对保温路基地温特征影响效果研究

运用土壤冻结条件下水热耦合输移基本方程及数值方法,考虑在铺设保温层情况下,加铺防冻胀护道对路基地温特征的影响规律,并与未加铺防冻胀护道的情况进行对比分析。结果表明:铺设保温材料对减小路基中部附近土体季节冻结深度有明显作用,但对路基两侧冻结深度影响相对较小;加铺防冻胀护道对边坡下土体季节冻结深度有一定程度的抬升作用,上升幅度由路基坡脚向路肩逐渐减小,但对路基中部附近土体季节冻结深度影响甚微;保温板-防冻胀护道复合路基结构形式,充分利用两种措施优点,对路基中心、路肩以及坡脚下最大冻结深度抬升的综合效果更好,抬升最大值分别为1.48、1.01、0.68 m。     

呼和浩特地铁深基坑支护冻胀影响数值分析

研究目的:为研究低温作用下水土冻胀对地铁基坑支护结构的影响,依托呼和浩特市某车站地铁基坑,建立地铁深基坑数值计算模型,模拟季节温度变化对基坑体系的影响,探究越冬基坑在外界温度变化条件下,基坑周边土体、地下连续墙及坑底土体温度场变化规律,水土冻胀力主要影响范围,基坑支护体系内力及变形的变化规律。研究结论:(1)冻胀初期受表层温度影响较大的范围主要集中在5 m以内,随着外部温度的逐渐下降,土层冻结深度在逐渐增大,且在距离基坑0. 5 m范围内最大冻深达到15 m,在基坑外侧边缘的土体冻深相对较小,受气温影响较大;(2)基坑外侧土体受冻胀影响范围集中在7 m以上,随着基坑深度的增加,支护结构受冻胀的影响逐渐减少,且影响减少得较为迅速;(3)低温条件下考虑水土冻胀影响,基坑第一道横撑轴力增加约22%,地连墙最大水平位移增加约24%;(4)本研究成果可为严寒地区深基坑工程支护设计与施工提供参考。     

低液限粉土填料掺盐抑制冻胀效果研究

采用室内单轴冻结试验,对比封闭条件下神朔重载铁路低液限粉土填料掺盐前后水分迁移和冻胀特性,并分析不同类型盐分、含盐量下抑制土体冻胀效果。结果表明:(1)低液限粉土的起始冻结温度随含盐量的增加而降低;掺入NaCl后起始冻结温度明显降低,有效抑制了土体的水分冻结;Na2SO4也能降低起始冻结温度,但效果不如NaCl。(2)随着盐含量增加,土体水分迁移量减少;加入NaCl后,冻结深度减小,冻结锋面含水率降低;加入Na2SO4后冻结深度无明显改变。(3)掺盐可有效抑制土体冻胀,且冻胀量随含盐量的增加而减小,NaCl抑制土体冻胀效果强于Na2SO4。建议该地区优先掺入NaCl来抑制路基冻胀,且掺入量控制在1.5%~2%之间。     

软土基坑围护结构水平位移控制措施

通过收集文献资料、概念分析和基于典型工程的定量计算,认为在控制围护结构水平位移的措施中,首道混凝土支撑能够避免由于轴力损失和地层预降水产生的桩顶位移,且投资增加较少,性价比较高,建议在软土基坑中优先选用;基坑内侧土加固控制基坑变形的效果很好,能减少围护结构的水平位移42%甚至更多,但投资增加较多,建议坑底以下为软土或变形控制标准较高时采用;增加围护结构截面尺寸对变形控制贡献有限,且投资较高,不建议优先选用,仅当其他控制措施无法达到设计要求时再考虑采用;增加基坑竖向支撑道数能够减少20%左右的围护结构水平位移,且投资增加幅度有限,建议变形要求较高时优先选用。     

既有线铁路隧道温度场特征及防冻胀措施

针对寒区铁路锡(林浩特)—乌(兰浩特)线扎尔斯台隧道出现的冻害问题,分析了冻害产生的原因。利用ANSYS有限元软件对隧道温度场进行了数值模拟,分析了隧道结构及围岩内部的温度场分布规律。通过方案比选,确定采用衬砌表面喷射硬质聚氨酯保温层的整治方案,并对该方案的效果进行了数值分析。结果表明:在隧道衬砌未设置保温层时隧道内冻结深度达到了210 cm,围岩内容易出现冻胀现象;设置保温层后15 cm厚度的保温层内全部出现负温,二衬混凝土内部5 cm范围内出现负温,在围岩内没有出现负温及冻胀现象;随着径向距离的增加,围岩温度逐渐升高,但变化逐渐减缓并趋于稳定。     

钢支撑伺服系统在软土基坑工程中的应用研究

软土地区基坑开挖时,对基坑变形控制要求较高,越来越多的基坑工程采用钢支撑伺服系统进行支护。为探究钢支撑伺服系统在基坑变形中的控制效果,文章基于软土地区某基坑工程,选取钢支撑伺服系统支护典型断面,依据现场监测数据分析深基坑围护结构的变形规律。监测数据分析结果表明：各道钢支撑轴力随开挖深度的增加而增大,基坑开挖期间支撑预加轴力维持在设计预加轴力附近,伺服段土体最大深层水平位移较普通段小36.6%。在软土地区,钢支撑伺服系统对基坑围护结构变形有较好的控制效果,针对围护结构变形要求较高的基坑,可以积极采用钢支撑伺服系统。     

基于Midas/gts的基坑开挖方式对比

围护体系相同的情况下,不同的基坑开挖方式对基坑围护结构及土体变形量的影响有很大差异。以某海相软土深基坑工程为依托,通过三维有限元模拟分析,对比分层开挖与阶梯式开挖所引起的围护结构侧向位移、排桩弯矩、基坑水平位移等参数。结果表明,阶梯式开挖能够有效控制其空间效应并减小基坑支护结构与土体的位移。     

兰新高铁甘青段路基冻胀自动监测及分析研究

为查明兰新高铁甘青段路基冻胀变形原因和影响因素,提出相应的冻胀处理措施,将路基冻胀变形控制在允许范围之内,采用自动监测系统,对路肩以下5 m范围内路基的冻结深度、水分、冻胀变形等进行监测,并对监测结果进行统计分析和深入研究。研究结果表明:路基冻结深度的发展主要受气温的影响,基床表层以下填料含水量随着冻结深度增加缓慢增加;基床表层及基床底层上部1.0 m范围冻胀量占总冻胀量的80%以上;低路堤地段冻胀最严重。为减少路基冻胀量,设计及施工时应采用全冻结深度防冻胀方案,以填料防冻胀为主,辅以防水、疏水和隔热等综合措施;低路堤地段防冻胀措施应适当加强。     

不对称荷载对基坑开挖影响的有限元分析

基坑工程并不是一个孤立体,作为地铁建设中不可或缺的重要部分,基坑工程与周边环境关系紧密、相互影响。周边建筑物的附加不对称荷载对基坑产生偏压,由此会对基坑安全及围护结构受力产生影响。因此,在基坑工程的设计过程中要充分考虑不对称荷载对基坑工程的影响。本文基于Plaxis有限元软件,通过对杭州地铁5号线设计中具体工程实例的模拟研究,分析了临近建筑桩基与基坑开挖过程的相互影响。得出偏压基坑围护结构变形特征与无偏压基坑以及对称荷载基坑不同。坑外土体水平位移、竖向沉降及围护结构水平位移均有不同程度的增大,且偏载对围护结构受力影响较大。同时本文结合具体工程实例,对偏压基坑的设计提出了一些建议。     

西福路延长线下穿段基坑开挖的数值分析

西福路延长线位于昆明草海片区,下穿南连接线公路工程。沿线多为泥炭质土等不良地质。为分析西福路延长线下穿段基坑开挖时围护结构的受力、位移及对临近桩基的影响,采用有限差分数值分析软件FLAC3D,分别建立土体、桥梁桩基、围护结构的计算模型,对围护结构及桥梁桩基的受力、位移进行分析。计算结果表明,拟采用的围护方案可较好地控制桥梁桩基的水平位移,但须对基坑坑外及坑底的软弱土进行加固处理。     

伺服钢支撑系统“双控法”在邻近地铁隧道深基坑中的变形控制效果分析

目的：为控制新建基坑变形，减小基坑开挖对邻近地铁隧道的影响，需探究轴力控制和位移控制双重控制方法(以下简称“双控法”)下伺服钢支撑系统对基坑及邻近地铁隧道的变形控制效果。方法：依托杭州某基坑工程建立了该基坑与邻近地铁线的数值模型，提出了“双控法”的伺服钢支撑系统轴力模拟方案和位移控制方案，设定了相应的计算步和监测工况。对6种伺服方案下的基坑沉降量及深层水平位移量进行了对比。对不同轴力控制值和单次位移变化量控制值下对基坑的变形影响进行了分析，进而得到本工程的伺服钢支撑系统体系的设置方案。基于此方案，对基坑土体深层水平位移、基坑地面沉降、邻近地铁右线隧道沉降的模拟值和实际监测值进行对比，以分析伺服钢支撑系统变形的控制效果。结果及结论：双层支撑伺服钢支撑系统比单层伺服钢支撑系统的变形控制效果更好。“双控法”控制指标中，轴力控制值的增加可使围护结构的最大水平位移量和地面沉降量明显减小，单次位移变化量控制值的改变对最终变形结果影响不大。“双控法”下的伺服钢支撑轴力系统能够有效控制基坑变形，保护邻近既有地铁隧道结构安全。     

季节性冻土地区路基冻结深度试验研究

在季节性冻土地区修建无砟轨道铁路,路基冻胀变形控制是突出技术难题。通过对填筑粗颗粒填料的路基、天然地基与保温路基的温度及变形测试,确定不同土质冻结指数与冻结深度的关系,证明设置保温层可以降低冻结深度,是路基冻胀变形控制的一种有效措施。     

深基坑施工对邻近地铁隧道的影响预测

为预测某大厦深基坑施工对邻近地铁隧道的影响,首先计算了该基坑近地铁侧围护结构在不同工况下的位移,得出其最大位移曲线;在此基础上,采用半经验、半理论的方法对地铁隧道处土体的水平位移和竖向位移进行计算,以此来保守估计地铁隧道的结构变形.     

黄土地区基坑近接施工变形控制标准数值模拟研究

为得到湿陷性黄土地区基坑近接既有地铁结构的位移规律和控制标准,基于西安地铁5号线车站基坑临近区间隧道和车站施工,采用数值模拟手段,分析不同净距状态下新建基坑开挖引起的地表位移、新建基坑结构位移及既有结构位移,研究新建基坑开挖对既有车站、既有隧道的影响。结果表明:地表沉降值仅在新建基坑与既有结构之间的范围受水平净距影响较大,新建基坑围护结构位移仅在与既有结构邻近的一端受净距影响较大;既有结构向着新建基坑方向发生整体水平移动,且随着净距减小,水平位移增加;应尽量避免净距小于12 m的情况,当净距为18 m时,应控制新建基坑与既有结构邻近侧围护结构的水平位移最大值在15 mm以内。     

溶洞对轨道交通车站基坑开挖稳定性的影响规律

当轨道交通车站基坑位于溶洞地层上开挖时，会面临很大的安全问题，研究溶洞对车站基坑开挖稳定性的影响规律有助于改善轨道交通工程施工安全。以南京—句容城际轨道交通工程为例，建立三维有限元模型分析了溶洞对轨道交通车站基坑开挖稳定性的影响。根据基坑开挖及支护过程中支护桩的水平位移、基坑坑底土体隆起量和支护桩后地面沉降的变化规律，确定了溶洞的空间影响范围，并将数值模拟结果与实际监测结果进行了对比，验证了数值模拟结果的准确性。通过模拟基坑与溶洞的不同位置关系、不同溶洞尺寸下的基坑开挖与支护过程，得到相应的围护结构变形和基坑土体位移，进而总结出溶洞位置及其尺寸对基坑开挖及围护结构的稳定性的影响规律。     

软土性质对基坑围护结构稳定性的影响

结合某地铁车站基坑工程,对软土地区基坑围护结构稳定性进行了三维有限元分析计算,并就软土性质对基坑变形和围护结构稳定性的影响进行了灵敏程度分析和讨论。土体的塑性应变基本上集中在基坑底部开挖面附近;土的内摩擦角的增加或减小对基坑的最大变形影响很大。     

地铁车站深基坑围护结构变形规律分析

以成都地铁龙泉车站深基坑工程为背景,根据现场监测数据分析围护桩体位移随基坑开挖深度的变形规律及钢支撑预加力对围护结构变形的影响。采用FLAC有限差分法模拟计算分析钢支撑架设时间、水平间距及预加力对围护结构变形的影响。研究结果表明,第一层钢支撑的及时施作对控制桩体位移很重要,第二层钢支撑预加力在200~500 k N时预加力的增加可较好地控制桩体位移;钢支撑的水平间距建议设为3 m。     

基坑开挖对运营高铁路基变形影响因素分析

以软土地区某邻近运营高铁路基的基坑工程为例,采用数值分析方法,建立包含基坑及高铁路基在内的三维分析模型,研究降水方案、坑底加固、围护结构插入比以及基坑距路基坡脚距离这4个因素对高铁路基变形的影响。结果表明:与一次性降水相比,分层降水所造成的路基最大沉降和水平位移分别减小3.8%和5.2%;坑底加固对路基沉降的影响较小,但对路基水平位移影响相对较大;围护结构插入比存在一个最佳值,超过该值后继续增加插入比对减小路基变形作用不大;路基最大变形的峰值点出现在基坑距路基坡脚距离为10~15 m处。研究成果可为基坑支护设计和施工及邻近高铁的运营提供参考。     

季节冻土区保温法抑制铁路路基冻胀效果研究

模拟气候因素变化过程,得到不同时期冻土路基温度场分布,温度场随时间的变化可以反映出冻结相变区的变化;进一步分析表明,铺设保温板后,对路堤中心下冻结深度线的提升具有显著的作用,但对坡脚附近土体冻结深度线影响甚微,应当做好路基边坡防护工作.考虑土体体积力和土体冻结相变产生的膨胀力,采用热弹塑性冻胀计算模型,得到冻土路基冻胀时的变形和应力分布.在此基础之上,对冻土路基发生最大冻胀时的变形场和应力场进行分析,结果表明:利用保温法增大热阻,推迟或预防地基土的冻结,可明显减小路基冻胀隆起变形,使路基中拉应力(拉应变)减小;铺设保温板后路基坡脚附近天然地表下季节冻结层土体仍发生较大冻胀变形,其冻结时巨大的冻结膨胀力对路堤边坡仍有一定的破坏作用.建议与换填法相结合,改善坡脚附近冻胀敏感性土的土质,减弱其冻胀性,从而减小冻胀力对路堤的破坏作用.     

基于热传递的寒区铁路桥台温度场规律研究

寒区铁路桥台受恶劣气候条件带来的温度场变化影响，产生了多种结构病害并威胁着线路运营安全。针对这一问题，本文建立典型铁路桥台有限元模型，研究建设完工后一年周期内的温度场变化规律，分析了台前及台后土体一定埋深范围内地温曲线的变化特征，对比分析了不同土质条件下的冻结深度差异。研究表明：桥台完工后的初始温度影响了台后土的地温分布，桥台建设及台后土的填筑导致地温温度场进行了重分布；在初始温度相同情况下，土体参数的不同导致冻结深度不同，冻胀土体冻结深度明显大于不冻胀土体，本文计算的最大冻结深度达7 m。