琼州海峡隧道盾构对接冻土帷幕受力状态力学分析

采用三维有限元的方法对冻结法在盾构对接施工地层加固中所形成的冻土帷幕的应力状态和变形进行分析与安全评价,分别探讨单排管与双排管2种不同冻结方案的情况。对于盾构对接施工中刀盘拆除情况进行了模拟,分别选取圆周方向上一次性拆除不同长度的刀盘,研究其对冻土帷幕应力强度、径向变形和主应力的影响。研究结果表明,利用冻结法加固盾构对接是可行的;双排管冻结方案相比单排管冻结方案,安全性上有很大提高;圆周方向一次性拆除刀盘的长度对冻土帷幕的各个指标影响较大。 利用计算结果,可为盾构对接施工时冻结法地层加固提供参考依据。     

季节冻土区高速公路路基含水状况与冻害调查

冻胀形成的纵向裂缝和道路翻浆导致的沉陷鼓包及车辙变形是季节冻土区高速公路路基冻害的主要形式。野外调查的大量资料表明,地下水是导致路基冻害的最积极活跃的因素。它不仅侵袭软化路基,增加其冻胀,而且侵袭防冻砂砾层甚至底基层,使其失去防冻作用和辅助承载作用,致使道路翻浆破坏。这种水分来源不一定都是地下水由下向上的竖向迁移,地面水也可通过路肩边坡、失效排水沟、路面裂缝和中央分隔带等部位侵袭到路基中来,从而使路基土和结构层材料性能恶化。     

冻土路基病害防治技术综述

以冻土路基为研究对象,对其工程地质特性、病害和防治措施进行分析研究,以期为相关工程项目提供一定的参考和借鉴。     

杭州地铁冻结工程冻土力学特性试验研究

为保证冻结工程及隧道施工的顺利进行,以杭州地铁1号线滨江站至富春路站区间盾构过江隧道联络通道为例,对冻土体无侧限抗压、抗弯强度以及破坏挠度等进行试验研究。根据试验数据分析并结合理论计算可得到以下结论:在-10℃下各土层无侧限抗压强度为2.9～5.9 MPa,强度得到大幅度提高;破坏应变以及破坏挠度满足施工要求;相比之下冻结粉砂的抗压强度最大,淤泥质粉质黏土破坏应变较其他层土大;圆砾和粉砂的抗弯强度增幅明显,达到8 MPa以上,淤泥质粉质黏土和粉质黏土的冻土抗弯强度可以增强到4.0～5.5 MPa;淤泥质粉质黏土、粉质黏土和粉砂的破坏挠度相当,冻结圆砾土的挠度最小。     

液氮冻结技术在隧道工作井二次封堵水中的应用

为封堵工作井异常涌水涌砂缝隙,以某隧道新工作井液氮二次冻结封堵水工程为背景,基于液氮气化时剧烈吸热的原理,提出采用液氮土层冻结技术快速冻结封堵涌水的解决思路。研究在初期盐水冻结壁有缺陷存在条件下运用原有冻结管和新增冻结管液氮封水冻结,冻结帷幕形成和冻结孔布置参数的设计、施工流程以及冻结效果。得到以下结论:1)通过温度数据监测得出测温孔最低温度达-30℃;2)C4测温孔数据表明总体冻结壁发展半径超过原设计的0.54 m;3)C5测温孔数据表明,在距地面9.6m处土层温度已达到-10℃,冻结壁发展半径超过0.70 m;4)裂缝处冻结壁有效厚度达到0.85 m,槽壁内侧温度低于-4℃,且随着深度的加大接缝位置处平均冻结温度降低。     

季节性冻土的水-热-力建模与数值分析

为了防治季节性冻土区由水-热-力相互作用引起的道路病害,对季节性冻土水-热-力耦合问题进行了研究。根据季节性冻土的特点,重点考虑了基质势和压力势与温度的关系,给出了季节性冻土水-热-力三场耦合的数学模型,并将耦合问题归结为求解一个非线性、非稳态温度场微分方程,含水量、应力及蠕变变形都可以在温度求解以后算出。详细推导了该方程的数值解法,包括有限元方程、时间域离散及迭代方法。最后对国道G109橡皮山段季节性冻土区公路路堤进行了数值模拟,对计算值与实测值做了对比。结果表明:采用水泥加固砂砾垫层的对比断面与采用砂砾垫层的原断面相比,其温度更低,含水量及预测的路面变形量更小。     

冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制

为研究冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制,对压实黄土进行补水条件下的冻融循环试验,测试了冻融循环前后压实黄土的温度、水分、变形、干密度、孔隙比和湿陷变形。结果表明:反复的冻融循环引起了压实黄土反复的冻胀和融沉变形,土样中水分不断增加且向中上部聚集,干密度减小,孔隙比增加,最终导致黄土湿陷变形增加;冻融循环和增湿作用引起的压实黄土结构疏松和强度弱化是黄土地基和路基湿陷变形增加的主要原因。研究成果为季节冻土区黄土湿陷产生的原因和机制研究提供了一种新的思路和解释,为黄土湿陷灾害防治提供了科学依据。     

季冻区河湖相软弱土地基试验观测结果分析

以季冻区河湖相软弱土为研究对象,通过对该类软弱土的代表性断面进行了长期沉降观测、位移观测、水位观测和空隙水压力观测,并对所观测的数据进行了分析,总结得出季冻区河湖相软弱土地基的沉降变形规律。它对该类软弱土地区的高等级公路的设计及施工等具有非常重要的意义。     

疏干孔在季节冻土区路基冻害整治中的作用效应

路基季节性冻害是目前路基存在的常见病。介绍了疏干孔在路基冻害整治工程设计中布设原则,并通过分析疏干孔周围路基土体温度场、水分场的变化特点,揭示了疏干孔在路基土体中起到的疏干、排水、蒸发、风干的作用。     

考虑多种因素的冻土路基温度场有限元方法

冻土路基温度场的有限元计算，目前基本上限于考虑第一类边界，即根据经验公司计算出地表温度进行计算，对辐射、换热、蒸发等第二、三类边界条件尚不考虑，通过综合考虑走向、风速、辐射、蒸发等多种因素，提出了在一、二、三类边界条件下考虑诸多因素的有限元计算方法，给出了相应计算公式。计算结果与实测资料比较一致，说明本文方法是正确的。从而实现了冻土温度场有限元计算中能够如实地考虑各种外部因素。