地铁双线隧道水平冻结施工期地层冻胀规律研究

发布时间：2023-05-20 01:11

　　人工地层冻结法已广泛应用于地铁隧道工程,相对于其它施工工法而言,人工地层冻结法具有较大的技术优势,能适用于各类复杂的地质条件。但地铁隧道冻结法施工期地层的冻胀现象一直以来都是工程中所关注的焦点。本文对人工地层冻结法在地铁隧道工程中的应用现状以及地铁隧道冻结期地层冻胀的研究现状进行了综述,并对冻土成分及形成过程、冻土热物理参数、力学特性、冻胀机理及分类进行了叙述。本文以地铁双线隧道水平冻结施工工程为研究对象,考虑6种双线隧道净间距(0.25D、1.OD、1.5D、2.0D、2.5D 和 3.0D)、3 种隧道净埋深(6m、12m 和 18m)、2种冻结方式(同时冻结和依次冻结),基于冻土的正交各向异性变形特征,采用热力耦合数值模拟方法,选用ABAQUS有限元软件,对不同隧道埋深、间距和冻结方式等影响因素下的地层冻胀规律进行了研究。研究结果表明,随着双线隧道净间距的增大,两隧道冻结的相互影响作用越来越小,地表最大竖向冻胀位移也越来越小;随着隧道埋深的不断增大,地表最大竖向冻胀位移不断减小;双线隧道同时冻结方式下的地表竖向冻胀位移小于依次冻结。本文最后以德国菲尔特地铁双线隧道水平冻结施工为工...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 人工地层冻结法概述
        1.1.1 人工地层冻结法原理
        1.1.2 人工地层冻结法施工工艺
        1.1.3 人工地层冻结法优缺点
    1.2 冻结法在地铁隧道工程中的应用现状
        1.2.1 人工地层冻结法在地铁区间隧道施工的应用
        1.2.2 人工地层冻结法在地铁联络通道施工中的应用
        1.2.3 人工地层冻结法在盾构进出洞口土层加固中的应用
        1.2.4 人工地层冻结法在破损地铁隧道修复中的应用
    1.3 地铁隧道冻结期地层冻胀的研究现状
        1.3.1 解析法
        1.3.2 数值模拟
        1.3.3 模型试验
        1.3.4 现场实测
    1.4 研究目的和意义
    1.5 研究内容和技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
2 冻胀特性分析
    2.1 冻土成分及形成过程
    2.2 冻土热物理性质
    2.3 冻土力学特性
        2.3.1 冻土的抗压强度
        2.3.2 冻土的抗剪强度
        2.3.3 冻土的抗拉强度
    2.4 冻土冻胀机理及冻胀分类
        2.4.1 冻胀机理
        2.4.2 冻胀分类
3 地铁双线隧道在不同影响因素下地表冻胀变形
    3.1 ABAQUS软件概述
        3.1.1 ABAQUS简介
        3.1.2 ABAQUS模块介绍
    3.2 ABAQUS热力耦合分析概述
    3.3 冻胀热力耦合数值模拟方法
        3.3.1 冻胀热力耦合数学模型
        3.3.2 冻胀热力耦合数值模拟过程
    3.4 数值计算模型
        3.4.1 引言
        3.4.2 冻结壁厚度
        3.4.3 数值计算模型
        3.4.4 模型参数取值
        3.4.5 初始及边界条件
    3.5 不同因素下地表竖向冻胀变形分析
        3.5.1 不同隧道净距对地表竖向变形的影响
        3.5.2 不同隧道埋深对地表竖向变形的影响
        3.5.3 冻结方式不同对地表竖向变形的影响
    3.6 本章小结
4 双线隧道施工方式引起的地层冻胀规律研究
    4.1 工程概况
    4.2 数值计算模型
    4.3 冻结参数设计
        4.3.1 材料参数取值
        4.3.2 冻结管的选择
        4.3.3 冻结孔和测温孔布设
        4.3.4 冻结壁厚度及冷冻系统
    4.4 初始及边界条件
    4.5 模型计算结果及分析
        4.5.1 双线隧道同时冻结时温度场及位移场的分布规律
        4.5.2 双线隧道依次冻结时温度场和位移场的分布规律
        4.5.3 不同冻结方式地表冻胀对比
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 研究内容及结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要研究成果



本文编号：3820247