浅析人工地层冻结技术在隧道旁通道工程中的应用研究

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1、同济大学硕士学位论文人工地层冻结技术在隧道旁通道工程中的应用研究姓名：吴祥祖申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：张庆贺;胡向东20040301摘要随着城市地下工程的发展，冻结法在地铁隧道旁通道及进出洞土体加固，深基坑围护等工程领域应用越来越广泛。各种冻结工程，最终都要在冻土帷幕作用下进行土体开挖，因此，冻土结构冻结质量是冻结法施工成败的关键。目前，在冻结工程设计与旌工中，存在许多影响冻结质量及周围环境的因素，处理不当就会造成一定的工程事故。本文针对上述问题，作了以下研究工作：(1)根据冻土室内试验资料分析了冻土强度、弹性模量等设计参数力学特性及其

2、规律，是冻结法设计中的重要依据。(2)利用数值模拟，研究了冻土梁的加筋作用；对在深基坑围护中的冻土结构，若考虑其加筋作用，会产生明显的经济效益，能更好的发挥冻结法的优越性。(3)结合南京地铁试验段旁通道冻结法工程，对冻结法设计、施工及监测进行了分析。着重结合监测资料研究了土体冻胀机理及旁通道冻结过程中地面隆沉规律及隧道变形规律，同时提出了预防冻胀的措施。(4)简化冻土结构受力模型，对旁通道冻土结构应力进行了有限元模拟计算，分析了冻土结构应力分布规律，通过与冻土强度理论值对比研究了冻土结构的安全性。(5)对冻结法施工工艺及技术、施工中常见问题及应采取的措

3、施、冻土开挖条件的判断等进行了分析与总结。(6)在冻土温度场研究方面，对冻结管各种排列方式下温度场进行了数值模拟，研究了土体冻结过程中温度场的分布规律及其扩展速度。对单孔冻结温度场进行了理论计算与数值模拟比较分析。对于两排及两排以上的冻结管布置形式，进行了不同排间距下的数值模拟研究，得出结论：适当增大其排间距，能显著增加冻土墙的厚度，有利于节约冻结工程费用。关键词：冻结法冻土冻胀地铁隧道旁通道数值模拟有限元监测ABSTRACTWitllthedevelopmentofundergroundstructuresinthecities．thegroundf

4、reezingmethodiSmoreandmorewidelyusedinmanyfields．suchasthesollreinforcementofpasswayofsubwaytunnels，thesollreinforcementattheshaftwhentheshieldisgoingoutandcomingin，andthebracingofdeepfoundations．Sollexcavationwithinthefrozensollcurtainmustbedoneatlast．SOthequalityof廿lefrozensoi

5、lstructureisthekeypointofthefreezingmethod．Nowadaysinthedesignandconstructionofthefrozenworks．therearestillmanyfactors，whichinfluencethequalityofthefreezingandthesurroundings，andsomeaccidentswouldoccurunderunsuitablemeasures．ThjSdissertationisaimedattheabove．mentionedproblems．an

6、dthefollowingresearchworkhasbeendone：f11In也estudyonthefreezingsoilmechanicscharacters，manytestsweremadetoanalyzetheregularityofthefrozensoilstrength，elasticmodulus，whichwasveryimportantindesign．(2、Therebareffectofthefreezingbeamwasanalyzedbynumericalsimulation．Inthebracingofthed

7、eepfound撕on，theinvestmentwouldbereducedwhiletakingtherebareffectintoaccount，andtheadvantagesofthefreezingmethodwouldbemoreobvious．f31SomestudiesonthedesignandconstructionofthefreezingmethodweremadewiththeengineeringapplicationthepasswayofthetestsectioninNanjingSubway．Inthestudyo

8、nthefrostheave，thefrostheavetheoryandtheregular