深基坑冻结止水帷幕冻胀变形模拟分析与试验测试

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1、第28卷第12期岩石力学与工程学报Vol.28No.122009年12月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringDec.，2009深基坑冻结止水帷幕冻胀变形模拟分析与试验测试1，2黄建华(1.清华大学土木工程系，北京100084；2.福建工程学院土木工程系，福建福州350007)摘要：通过对深基坑冻结止水帷幕工程冻胀特性的模拟分析，考虑初始应力场平衡及其与温度场、应变场等的耦合分析，结合试验与测试分析成果验证，系统研究冻结止水帷幕的冻胀变形特征、冻胀特性与冻土性质和约束条件的关

2、系以及卸压槽的卸荷作用机制与变形控制效果等，为今后深基坑围护冻结止水技术的合理设计、安全施工和推广应用提供理论基础。关键词：土力学；深基坑；冻结止水帷幕；冻胀变形；冻胀力；模拟分析中图分类号：TU43文献标识码：A文章编号：1000–6915(2009)12–2554–07SIMULATIONANALYSISANDEXPERIMENTALTESTONFROSTDEFORMATIONOFFREEZINGWATERPROOFCURTAININDEEPFOUNDATIONPIT1，2HUANGJianhua(1.Departme

3、ntofCivilEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；2.DepartmentofCivilEngineering，FujianUniversityofTechnology，Fuzhou，Fujian350007，China)Abstract：Fromtheprocessoffrostheavingbehaviorsofdeepfoundationpit，thestudiesincludingnonlinearfiniteelementsimulationa

4、nalysis，modelexperimentandin-situtestwhileconsideringthebalanceofinitialgroundstressanditsthermo-mechanicalcouplinganalysisaregiven.Thefrozenmechanicsanddeformationofwaterproofcurtainincludingfrozenheavingfeaturesanditsrelationshipswithfreezingsoilpropertiesandcon

5、straintconditionsarepresented.Also，theunloadingmechanismanddeformation-reducingeffectsofstressreliefslotindeepfoundationpitofsoftsoilareproposed.Researchachievementsfromcalculationanalysisofpracticalprojectsmayprovidetheoreticalbasisforreasonabledesignandsafeconst

6、ructionofsimilarprojectsinthefuturedensepopularizationregions.Keywords：soilmechanics；deepfoundationpit；freezingwaterproofcurtain；frostdeformation；frostheavingforce；simulationanalysis复杂性、区域性和特殊性，对围护结构工程技术和1引言隔渗止水提出了更高要求，同时也产生了多种新技术和工法。对富含水复杂软土地质条件下的深基坑大型地下工程和基础工程中，

7、由于地质条件的工程，尤其是常规工法存在一定技术难度和风险收稿日期：2009–05–24；修回日期：2009–08–06作者简介：黄建华(1969–)，男，博士，1991年毕业于同济大学岩土工程专业，现任副教授，主要从事岩土与地下结构工程方面的教学与研究工作。E-mail：huangjh@mail.tsinghua.edu.cn第28卷第12期黄建华.深基坑冻结止水帷幕冻胀变形模拟分析与试验测试•2555•时，采用冻结围护技术人工制冷使土中液相水冻结锚碇深基坑尺寸为70.5m×52.5m×29.0m，采为固相冰，从而提高含水

8、土层强度和刚度，隔绝地用冻结排桩围护结构进行挡土和止水。围护桩为钻下水并加固不稳定土层，因此具有良好适应能力和孔灌注桩，桩径为1.50m、桩长为35m、桩间距突出技术优势，适用于特殊地质条件下的深基坑围为1.70m。排桩外侧布设冻结孔形成等效厚度为[1，2]护以及地铁隧道等工程。1.30m的冻结帷幕，冻