浅覆土人工冻结的冻胀融沉规律研究

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1、中图分类号：DTU94+1f密级：单位代码：11413博士学位论文中文题目：浅覆土人工冻结的冻胀融沉规律研究英文题目：StudyonFrostHeaveandThawingSettlementofArtificialFreezingUnderShallowOverburden作者：商厚胜学号：WBP090504033Q学科专业：岩土工程研究方向：岩土特殊施工方法导师：杨仁树职称：教授岳丰田职称：教授论文提交日期：2014年10月10日论文答辩日期：2014年12月10日学位授予日期：2015年1月9日中国矿业大学（北京）摘要本文以广州市轨道交通6号线坦尾站～如意

2、坊站区间对接段暗挖隧道工程为依托，采用数值模拟、物理模拟试验和现场实测等方法，对浅覆土人工冻结暗挖隧道冻结温度场、应力场和位移场发展规律进行了系统深入的研究，获得了有价值的结论。论文采用ANSYS软件进行数值模拟以及基于相似理论的物理模拟试验，研究揭示了浅覆土条件下人工冻土冻结温度场、强制解冻温度场的发展变化规律以及地层冻胀融沉变形规律，合理确定了跟踪注浆控制地层融沉的技术参数。通过对广州地铁6号线坦尾站～如意坊站区间暗挖段隧道冻结加固工程信息化施工过程的监测分析，验证了结论的可靠性。关键词：人工冻结，浅覆土暗挖，数值模拟，模型试验，现场监测AbstractTh

3、estudytooktheshallowtunnelprojectofmetroline6fromTanweistationtoRuyifangstationinGuangzhouasexample.Bynumericalsimulation,physicalsimulationexperimentandactualmeasurement,thestudymadethroughanalysisonthedevelopmentregularityoffreezingtemperaturefield,artificialthawingfieldanddisplace

4、mentfiledinshallowproject.Bynumericalsimulationandphysicalmodeltest,wegotthedevelopmentlawoffreezingtemperaturefieldandartificialthawingtemperaturefield,thedeformationlawofformationandtrackinggroutingtechnicalparameters.Conductmonitoringandanalysistheinformationconstructionofmetrolin

5、e6fromTanweistationtoRuyifangstationinGuangzhou.Theresultsofnumericalsimulationandphysicaltestingwasverified.KeyWords:artificialfreezing，shallowtunnelingmethod，numericalsimulation，modeltests，In-situmonitoring2详细摘要随着城市地铁建设的迅猛发展，地下轨道交通线路越来越多，轨道交通线路之间交叉或换乘形成的大型地下枢纽站也随之增多。受原先线路规划滞后或已建成地铁

6、车站、上方建筑物存在的影响，部分立体交叉线路或车站必须实施穿越施工。冻结加固土体是暗挖隧道安全穿越施工中一种可靠的工法。由于大多数城市市政工程埋深较浅，地下工程施工受地表建筑物影响很大，目前国内外关于浅覆土条件人工冻结施工理论的研究鲜有报道，因此，研究浅覆土条件下人工冻结温度场、应力场和位移场的发展规律和特征具有重要现实意义。广州市轨道交通6号线坦尾站～如意坊站区间对接段暗挖隧道工程所处地层为淤泥质砂层，施工范围为富水地层。该隧道工程埋深很浅，最浅处仅为4.8m，断面较大，高为7.56m，宽为11.9m，上方为轨道交通5号线坦尾站，施工区域内地表水与地下水联系紧

7、密，对人工冻土的冻胀、融沉非常敏感。由于该段隧道施工工期非常紧张，为实现工期目标，土建结构施工完成后需采取强制解冻措施对结构上方人工冻结土体进行解冻。本文以上述工程为背景，分别采用ANSYS软件进行数值模拟、实验室物理模拟试验以及现场实测等方法对浅覆土暗挖隧道人工冻结温度场、应力场和位移场发展规律进行了深入的研究。数值模拟研究。介绍了有限元的基本理论和大型通用有限元计算软件ANSYS模拟冻结过程的本质以及热分析和相变问题的特点。通过使用ANSYS，对土体和边界条件进行各种假设，分别建立了二维、三维有限元模型，从数值分析的角度探求冻结加固土体的温度场发展规律。首先

8、进行典型参数计算分析，研