渗流条件下盾构海底解困双向冻结温度场发展规律研究

发布时间：2021-01-04 13:58

　　随着临海、临江城市轨道交通建设的不断推进,盾构机因刀具大面积磨损,在地质条件复杂多变的海底、江底“受困”的情况越来越多。冻结法以其自身安全可控、适用范围广、解冻后不影响盾构掘进等特点,成为了复杂条件下盾构解困的首选方法。目前,国内外对于渗流作用下的双向分期冻结加固解困工程研究尚少。本论文以厦门地铁三号线盾构机海底解困双向冻结工程为背景,通过室内试验、三维数值模拟、模型试验和现场实测相结合的方法,对渗流条件下海底盾构解困双向冻结温度场发展规律进行研究。本文的主要研究内容和取得的成果如下:（1）通过室内试验对冻结工程所处地层进行试验研究,获得了该地层的基本物理参数、热物理参数和力学参数,通过砂砾层颗粒级配测定结果判定该砂砾层属于中粗砂层。（2）建立渗流条件下海底双向分期冻结三维有限元模型。首先,分别研究了典型参数下水平冻结、垂直冻结、双向冻结温度场发展规律;其次,通过单因素分析研究了地下水初始流速、初始地温、垂直冻结管排距、单位时间通风量、盐水温度、垂直冻结管管径及水平冻结管管径对冻结温度场的影响规律;最后,通过正交分析研究了各个影响因素对冻结温度场影响大小关系。结果表明:盾构的存在对渗流... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：192 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

盾构机所处位置及冻结加固区域地层图

（a）冻结管及测温孔平面图 （b）冻结管布置 3-3 剖面图图 1-2 冻结管及测温孔布置方案图Figure 1-2Arrangement Plan of Freezing Pipe and Temperature Measuring Hole该冻结加固工程冻结参数见下表。表 1-1 双向冻结参数汇总表Table 1-1 Summary Table of Bidirectional Freezing Parameters序号 参数名称 单位数量 备注1 冻结孔个数 个 86 垂直 78 个、水平 8 个2 测温孔个数 个 7 沿纵深共布设 100 个测点3 垂直冻结管间距 m 0.8~1.0 /4 垂直冻结管排距 m 0.8~1.1 /5 水平冻结管间距 m 1.63~1.99 通过超前注浆孔打水平孔，孔位及方向已固定6 积极冻结盐水温度 ℃ -28~-30 冻结 7 天盐水温度达-18℃以下7 冻土平均温度 ℃ ≤-12/-6 承载封水不大于-12℃，仅封水部位不大于-6℃8 冻结管规格 mm 127/89 垂直冻结管 127mm、水平 89mm9 实际冻结时间 天 45/90 垂直冻结 45 天，水平冻结 90 天，本文以该工程为背景，采取室内试验、有限元分析、模型试验研究和现场实测相结合的方法进行渗流条件下海底盾构机解困双向分期冻结温度场发展规律研究。

冻结与垂直冻结相互影响关系及该工况下的薄弱路径；②进行了单因素试验分析，研究各因素变化对于温度场发展影响规律，并对交圈时间进行了回归分析；③通过对单因素实验结果分析，选取对整个双向冻结温度场影响相对较大因素进行正交分析，确定各因素对于海底双向冻结温度场影响程度大小关系。（3）以典型参数下的有限元计算模型和相似准则为基础，进行相同工况下的物理模型试验研究。（4）对厦门地铁三号线冻结加固解困盾构机工程进行现场实测，开展海底双向分期冻结实测研究，通过对监测数据的分析，研究实际工程中双向冻结温度场发展规律；（5）综合比较三种研究方法所得结果，相互验证结果的可靠性，最终得出结论。1.5 研究方法和技术路线（Research Approaches and Technique Course）考虑到研究问题的复杂性，为了确保研究结果的准确性，本课题采用室内试验、有限元模拟、现场实测、模型试验相结合的研究方法进行研究分析。技术路线见图 1-3：

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]基于相似理论的典型大气边界层流动的数值模拟研究[D]. 赵冰春.广东工业大学 2016
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本文编号：2956884