盾构隧道联络通道冻结工程研究及应用

发布时间：2021-02-13 03:05

　　随着地下空间工程快速发展,以往的开挖方式已经满足不了复杂工程的需求,于是人工冻结法应运而生。人工冻结法因其影响小、工期短、实用强已经成为盾构水平联络通道建设中重要支护手段。过去常常在矿井建设中利用人工冻结法施工技术冻结周围土壤形成冻土帷幕进行开挖,到了今天城市地铁隧道联络通道在开挖深度、施工技术和施工环境都与矿井有着比较大的区别,所以一些设计和研究方法也有所差别。目前关于联络通道水平人工冻结法施工过程与国外还存在一定的差距,因此对联络通道冻结温度场的研究不是很多,另外对冻结温度场的发展规律还不够透彻。针对上述问题,本文首先从人工土层冻结基本理论描述冻土形成的整个过程和物理性质;再由冻结温度场的数学模型,推导出冻结壁平均温度公式和降温区的宽度;再根据上海市地铁12号线工程隆龙漕路站～龙华路站区间隧道联络通道冻结法施工实例,利用有限元ANSYS软件对联络通道冻结温度场进行了数值模拟,得到了不同时间的温度场云图以及冻土帷幕分布图,并对联络通道水平冻结过程中薄弱剖面温度场分布及冻土帷幕的形成过程展开深入的研究,得出不同剖面的冻结交圈时间和各个时间冻土墙厚度,为接下来的维护冻结提供参考。另外从三... 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外应用及研究现状
        1.2.1 人工冻结法应用现状
        1.2.2 人工冻结法研究现状及发展趋势
    1.3 研究内容、方法及技术路线
        1.3.1 研究内容及方法
        1.3.2 研究路线
2 冻结帷幕温度场理论分析
    2.1 冻土的形成
        2.1.1 冻土的组成
        2.1.2 冻土的形成过程
    2.2 冻土的物理性质
        2.2.1 比热
        2.2.2 导热系数
        2.2.3 导温系数
        2.2.4 结冰温度
        2.2.5 冻土热容量
    2.5 冻结过程中温度变化规则
    2.6 冻结温度场的数学模型
        2.6.1 导热方程
        2.6.2 单值条件
    2.7 圆管稳定导热
    2.8 冻结管吸热能力与冻结时间
        2.8.1 冻结管吸热能力
        2.8.2 冻结时间
    2.9 冻结壁内平均温度
    2.10 降温区的温度分布
3 上海市轨道交通12号线联络通道工程简介
    3.1 工程概况
    3.2 冻结法设计与施工
        3.2.1 施工方案的选定
        3.2.2 冻结法施工工艺
        3.2.3 冻结孔、测温孔与卸压孔的布置
        3.2.4 冻结技术参数
        3.2.5 土层冻结加固及支护施工技术要求
    3.3 冻结孔施工
        3.3.1 冻结孔定位与管片开孔
        3.3.2 冻结孔施工顺序
        3.3.3 钻孔偏斜和终孔控制
        3.3.4 冻结孔钻进与冻结管设置
    3.4 钻孔质量控制程序
    3.5 冻结质量控制程序
    3.6 开挖与构筑施工技术指标
    3.7 融沉控制及收尾工作
        3.7.1 融沉控制
        3.7.2 收尾工作
4 联络通道冻结工程温度场数值模拟分析
    4.1 有限元方法与ANSYS简介
        4.1.1 有限元方法的基本原理
        4.1.2 有限元方法的基本求解过程
        4.1.3 ANSYS简介
    4.2 热分析基础
        4.2.1 热分析概述
        4.2.2 热分析基础原理
        4.2.3 热传递方式
        4.2.4 边界条件和初始条件
        4.2.5 稳态传热与瞬态传热
    4.3 联络通道数值模拟
        4.3.1 计算模型及参数的选取
        4.3.2 计算结果及其分析
5 联络通道冻结温度场实测分析
    5.1 温度监测分析
        5.1.1 去、回路盐水温度分析
        5.1.2 土层温度监测分析
    5.2 实测与模拟对比分析
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]新型管幕冻结法温度场数值分析[J]. 胡俊,卫宏,曾晖,刘勇,李玉萍.  铁道科学与工程学报. 2016(06)
[2]冷冻管直径对冻土冻结影响规律的试验研究[J]. 戚波,赵大军,潘殿琦,袁鹏.  探矿工程(岩土钻掘工程). 2015(08)
[3]地铁联络通道冻结法施工方案研究——以武汉轨道交通3号线为例[J]. 阮庆松,吴立,姚俊东,杜明玉,阮明清.  人民长江. 2015(07)
[4]煤矿斜井井筒过流砂层施工技术研究及应用[J]. 孟庆彬,韩立军,石荣剑,柳志军,路拓,李向阳,石高鹏.  岩土工程学报. 2015(05)
[5]水平冻结法温度场数值模拟[J]. 杨峰,倪玲.  交通科技. 2014(05)
[6]地铁联络通道人工冻结帷幕设计计算方法研究[J]. 闫澍旺,李杰,孙立强,吴坤标.  勘察科学技术. 2014(01)
[7]人工冻结法单管冻结引起周围土体温度场变化的研究[J]. 王志良,申林方,谢建斌.  现代隧道技术. 2014(01)
[8]中国冻土对气候变化的脆弱性[J]. 杨建平,杨岁桥,李曼,谭春萍.  冰川冻土. 2013(06)
[9]宁波软土层地铁盾构隧道联络通道的冻结法设计与施工[J]. 邵国鑫.  工业建筑. 2013(11)
[10]白垩系地层深井冻结壁温度场分布规律[J]. 周盛全,陈海明.  冰川冻土. 2013(05)

硕士论文
[1]地铁隧道工程中人工冻结法关键技术及应用[D]. 苏恒宇.安徽理工大学 2016
[2]南宁地铁联络通道冻结设计计算与施工技术[D]. 刘小庆.安徽理工大学 2016
[3]地铁联络通道扰动土体冻结法技术与监测[D]. 崔丙会.安徽理工大学 2015
[4]注浆—冻结法联合加固软土地基的数值模拟[D]. 郭玮卿.北京交通大学 2015
[5]冻结法在极软岩水工隧洞中解困TBM的应用研究[D]. 陈兴龙.甘肃农业大学 2015
[6]地铁联络通道冻结法施工数值模拟分析[D]. 于长一.天津大学 2014
[7]盾构法施工隧道监测监控技术研究[D]. 梅逸飞.武汉理工大学 2013
[8]液氮快速冻结技术在地铁隧道修复工程中应用研究[D]. 宣海洋.安徽理工大学 2011
[9]蛭石隔热材料隔热性能的实验与数值模拟研究[D]. 巩彦如.东华大学 2010
[10]铝合金预拉伸焊接及数值模拟[D]. 陆亚明.江苏科技大学 2010



本文编号：3031865