软弱地层端头长臂水平冻结及自然解冻规律研究

发布时间：2017-03-31 18:00

  本文关键词：软弱地层端头长臂水平冻结及自然解冻规律研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在盾构法始发、接收施工中,复杂工况下软弱富含水地层盾构端头往往受周边环境和地层条件的约束,常规的地面加固方案无法实施,采用长臂杯型水平冻结法可以很好地解决这一难题,在盾构始发、接收过程中可以有效地避免涌水、涌砂现象。随着冻结法在盾构始发、接收端头加固工程中的应用越来越广泛,研究杯型水平冻结冻结壁温度场,可以为盾构始发、接收过程中关键施工环节提供理论依据;另一方面长臂杯型水平冻结,由于采用较大范围的冻结来提高软土地层的稳定性,冻土在自然解冻期间,所发生的大范围融沉现象又会对周边建筑物和地层产生危害,这就要求对自然解冻期间温度场空间分布规律有更加深入的研究。本文针对南京地铁四号线鸡鸣寺站东端头盾构右线接收工程中采用的长臂杯型水平冻结方案,通过对现场温度实测研究,得出了长臂杯型冻结壁温度场规律,并运用有限元软件对实际工程进行冻结温度场的模拟,通过实测温度场和模拟冻结温度场的对比分析,验证了数值计算方法的合理性,并且通过有限元对原状土在不同季节和水泥土加固前后的自然解冻温度场规律进行模拟研究,对比分析原状土夏季、冬季自然解冻和水泥土夏季自然解冻温度场空间分布规律,掌握冻土不同条件下的解冻速率、解冻完成时间。通过自然解冻研究表明:对于原状土冬季、夏季自然解冻、水泥土夏季自然解冻,在垂直于盾构机方向上,外圈管轴面内侧0.5m处解冻完成时间之比为3:1.8:1,外圈管轴面处解冻完成时间之比2.4:1.7:1,外圈管轴面外侧0.5m处解冻完成时间之比4.5:3.2:1。在平行于盾构机方向上,距离洞门0m处解冻完成时间之比1.8:1.4:1,距离洞门3m处解冻完成时间之比2.3:1.7:1,距离洞门6m(9m)处解冻完成时间之比2:1.7:1,距离洞门12m处解冻完成时间之比1.6:1.4:1。
【关键词】：长臂杯型 水平冻结 温度场 数值模拟 自然解冻
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 人工冻结法在盾构端头加固中应用现状9-10
• 1.2.2 人工冻结法冻结温度场研究现状10-12
• 1.2.3 人工冻结法解冻温度场研究现状12-14
• 1.3 研究内容、研究方法及技术路线14-16
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 研究方法及技术路线14-16
• 第二章 长臂杯型水平冻结方案及温度实测研究16-27
• 2.1 工程概况16-17
• 2.2 水平冻结方案17-19
• 2.2.1 冻结孔布置17-18
• 2.2.2 盐水温度设计18
• 2.2.3 盾构出洞条件18-19
• 2.3 冻结温度场实测方案19-20
• 2.3.1 冻结孔及测温孔布置19
• 2.3.2 槽壁与冻土壁界面的温度监测19
• 2.3.3 去、回路盐水温度监测19-20
• 2.4 水平冻结温度实测结果分析20-26
• 2.4.1 干管盐水测温分析20-21
• 2.4.2 测温孔温度实测及分析21-24
• 2.4.3 冻土壁发展特性分析24-25
• 2.4.4 洞门破除条件判断25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 长臂杯型水平冻结冻结壁温度场数值模拟研究27-43
• 3.1 模型建立27-30
• 3.1.1 基本假定27
• 3.1.2 几何模型27-28
• 3.1.3 数学模型28-29
• 3.1.4 参数选取29
• 3.1.5 边界条件及载荷处理29-30
• 3.2 有限元模型30-31
• 3.3 数值计算结果与现场实测数据对比31-34
• 3.4 冻结温度场数值模拟结果分析34-42
• 3.4.1 冻结温度场的分布规律34-37
• 3.4.2 杯底冻结壁厚度计算与分析37-38
• 3.4.3 冻结管底部冻土壁厚度的计算与分析38-39
• 3.4.4 杯身冻结壁厚度计算与分析39-40
• 3.4.5 冻结锋面特性分析40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 长臂杯型水平冻结自然解冻温度场数值模拟研究43-60
• 4.1 模型建立43-46
• 4.1.1 基本假定43
• 4.1.2 几何模型43-44
• 4.1.3 数学模型44
• 4.1.4 参数选取44
• 4.1.5 边界条件及荷载处理44-45
• 4.1.6 单值性条件45-46
• 4.2 有限元模型46
• 4.3 原状土自然解冻温度场计算结果分析46-51
• 4.4 解冻温度场实测值与计算值的对比51-52
• 4.5 原状土与水泥土加固后自然解冻空间温度场对比分析52-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第五章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60-61
• 5.2 展望61-62
• 攻读学位期间发表的学术论文62-63
• 参考文献63-66

【参考文献】

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