基于冻土正交各向异性冻胀变形的隧道冻结期地层位移数值分析

发布时间：2017-09-24 06:05

  本文关键词：基于冻土正交各向异性冻胀变形的隧道冻结期地层位移数值分析

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【摘要】：针对隧道水平冻结法施工的特点,综合考虑地层温度、地表对流等各类初始和边界条件及土体的相变潜热过程,建立隧道水平冻结温度场的数学模型。定义土体的冻胀率为瞬时体应变,考虑冻土的正交各向异性冻胀变形特征,即冻胀变形主要发生在沿热流方向(温度梯度方向),引入变形特征系数的概念,从而导出土体温度降至冻结温度后而产生的瞬时热应变分量(冻胀应变分量),并建立地层冻胀的弹塑性热力耦合数学模型。基于ABAQUS有限元软件的二次开发技术,编制冻土正交各向异性冻胀变形的用户子程序,从而提出隧道水平冻结期地层位移的热力耦合数值分析方法。将该方法应用于某浅埋大断面地铁隧道水平冻结工程中,获得地层冻结温度场和冻胀位移场的分布规律,并与现场实测结果相比较,验证数值分析方法的可靠性,同时表明地层位移分析中考虑冻土正交各向异性冻胀变形特征的必要性。
【作者单位】： 安徽理工大学土木建筑学院;中国科学技术大学近代力学系;
【关键词】： 隧道工程 水平冻结 冻胀变形 正交各向异性 二次开发 数值分析
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51208004) 安徽省自然科学基金资助项目(1208085QE87)
【分类号】：U455.49
【正文快照】： 1引言随着我国地铁建设的快速发展,在北京、上海、广州和南京等城市地铁隧道工程的建设中,人工水平冻结法的应用已相当广泛[1-4],水平冻结法是利用人工制冷技术,在设置于隧道周边的水平冻结管内循环低温冷媒剂(盐水或液氮),吸收地层热量,将天然岩土变为冻土,同时在隧道周边形

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 耿萍;晏启祥;何川;汪波;;隧道水平冻结施工过程的数值模拟[J];工程力学;2010年05期

2 刘波;李东阳;陈立;唐林;徐薇;;复杂地层旁通道冻结施工过程的模拟与实测分析[J];中国安全生产科学技术;2010年05期

3 张茹;王正中;牟声远;刘旭东;;基于横观各向同性冻土的U形渠道冻胀数值模拟[J];应用基础与工程科学学报;2010年05期

4 蔡海兵;程桦;彭立敏;姚直书;荣传新;;地铁双线隧道水平冻结位移场的模型试验[J];岩石力学与工程学报;2009年10期

5 程桦,臧华;人工地层水平冻结冻胀效应准耦合数值分析[J];岩土工程学报;2003年01期

6 周晓敏,王梦恕,陶龙光,杨松山;北京地铁隧道水平冻结和暗挖施工模型试验与实测研究[J];岩土工程学报;2003年06期

7 岳丰田;仇培云;杨国祥;石荣剑;;复杂条件下隧道联络通道冻结施工设计与实践[J];岩土工程学报;2006年05期

8 陈成;杨平;张婷;史志铭;;长距离液氮冻结加固高承压富含水层温度实测研究[J];岩土工程学报;2012年01期

9 姜耀东;赵毅鑫;周罡;孙磊;秦玮;;广州地铁超长水平冻结多参量监测分析[J];岩土力学;2010年01期

10 蔡海兵;彭立敏;郑腾龙;;隧道水平冻结施工引起地表冻胀的历时预测模型[J];岩土力学;2012年06期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡向东;肖朝昀;毛良根;;双层越江隧道联络通道冻结法温度场影响因素[J];地下空间与工程学报;2009年01期

2 王志良;申林方;李明宇;;冻结法施工的地铁旁通道实测数据分析[J];地下空间与工程学报;2010年01期

3 李攀;谢雄耀;;上海长江隧道冻结监测优化设计及数据分析[J];地下空间与工程学报;2012年01期

4 周太全;华渊;吕宝华;;某地铁区间隧道冻结施工冻胀效应随机预测分析[J];冰川冻土;2009年01期

5 肖朝昀;胡向东;;人工地层冻结冻土自然解冻与强制解冻实测分析[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2009年03期

6 王桦;程桦;纪洪广;姚直书;荣传新;;上海粉砂土在人工冻结条件下的导电特性试验研究[J];工程勘察;2010年06期

7 耿萍;晏启祥;何川;汪波;;隧道水平冻结施工过程的数值模拟[J];工程力学;2010年05期

8 蔡海兵;程桦;彭立敏;姚直书;;浅埋隧道全断面超长水平冻结位移场的试验研究[J];工业建筑;2009年12期

9 吴占瑞;漆泰岳;唐进才;;浅埋大断面隧道施工工法优化分析[J];工业建筑;2012年08期

10 高娟;冯梅梅;高乾;;地铁联络通道冻结施工的热-流-固(THM)耦合分析[J];冰川冻土;2013年04期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 贺利民;周太全;华渊;;某地铁区间隧道冻结施工冻胀效应随机预测分析[A];安全高效煤矿地质保障技术及应用——中国地质学会、中国煤炭学会煤田地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会学术年会文集[C];2007年

2 袁云辉;杨平;江天堑;;复杂环境下浅埋暗挖隧道穿越薄富含水层冻结温度场研究[A];第2届全国工程安全与防护学术会议论文集（上册）[C];2010年

3 邵珠山;乔汝佳;王新宇;;高地温隧道温度与热应力场的弹性理论解[A];《岩土力学》vol.34 增刊1 2013[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李东阳;冻土未冻水含量测试新方法的试验和理论研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

2 郭子红;地下立交近接隧道稳定性的理论分析与模拟研究[D];重庆大学;2010年

3 陈陆望;物理模型试验技术研究及其在岩土工程中的应用[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2006年

4 李丹;高地应力条件下交通隧道的模型试验研究及数值模拟[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2008年

5 王绍君;洞桩法及CRD工法地铁施工对地表沉降影响研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

6 夏彬伟;深埋隧道层状岩体破坏失稳机理实验研究[D];重庆大学;2009年

7 黄强兵;地裂缝对地铁隧道的影响机制及病害控制研究[D];长安大学;2009年

8 王海涛;隧道管棚预支护体系的力学机理与开挖面稳定性研究[D];大连理工大学;2009年

9 谢雄刚;石门揭煤过程煤与瓦斯突出的注液冻结防治理论及技术研究[D];中南大学;2010年

10 胡俊;高水压砂性土层地铁大直径盾构始发端头加固方式研究[D];南京林业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵永正;人工冻结法开挖地铁联络通道过程中特殊管片受力的研究[D];北京交通大学;2011年

2 张少兵;黄土地铁区间隧道施工地层变形规律监测及工程应用研究[D];长安大学;2011年

3 张绪忠;地下水渗流作用下饱和砂层冻结壁形成的模型试验研究[D];煤炭科学研究总院;2004年

4 崔灏;三圈管冻结壁形成特性的试验研究[D];安徽理工大学;2005年

5 张经双;人工水平冻结法隧道施工理论与试验研究[D];安徽理工大学;2006年

6 王效宾;人工冻土融沉特性及其预报模型研究[D];南京林业大学;2006年

7 宁方波;地下冻结工程中土体冻胀融沉对地表变形的影响分析[D];煤炭科学研究总院;2005年

8 赵明祥;程村主井深厚冲积层冻结温度场数值模拟及应用研究[D];煤炭科学研究总院;2005年

9 张学臣;地铁联络通道水平冻结土体冻胀和温度场的研究[D];山东科技大学;2008年

10 李明;高压富水地层盾构隧道联络通道冻结法施工时隧道结构的支护方式研究[D];北京交通大学;2008年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 仇培云;岳丰田;杨国祥;孙猛;;复杂地质条件下隧道联络通道冻结工程实录[J];地下空间与工程学报;2005年06期

2 郑波;张建明;常小晓;邓友生;顾同欣;;广州地铁隧道冻结工程冻土力学特性试验研究[J];地下空间与工程学报;2007年05期

3 胡向东;刘瑞锋;;基于“一线总线”的冻结法温度监测系统[J];地下空间与工程学报;2007年05期

4 胡向东;肖朝昀;毛良根;;双层越江隧道联络通道冻结法温度场影响因素[J];地下空间与工程学报;2009年01期

5 刘鸿绪;对土冻结过程中若干冻胀力学问题的商榷[J];冰川冻土;1990年03期

6 吴紫汪,马巍,张长庆,常小晓,刘永智;人工冻结壁变形的模型试验研究[J];冰川冻土;1993年01期

7 王建平,王正廷,伍期建;深厚粘土层中冻结壁变形和应力的三维有限元分析[J];冰川冻土;1993年02期

8 汪崇鲜,楼根达,马玉峰;繁华市区含水地层水平冻结及暗挖法施工[J];冰川冻土;2000年03期

9 刘鸿绪,朱卫中,朱广祥,高爱娣,曾赛星;再论冻胀量与冻胀力之关系[J];冰川冻土;2001年01期

10 余占奎,黄宏伟,王如路,徐凌,李文婷;人工冻结技术在上海地铁施工中的应用[J];冰川冻土;2005年04期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 冯瑞玲;王鹏程;吴立坚;;硫酸盐渍土路基盐冻胀变形量计算方法探讨[J];岩土力学;2012年01期

2 ;[J];;年期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王有镗;地能利用岩土换热器冻胀变形研究[D];吉林大学;2014年

，

本文编号：909753