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地铁联络通道冻结法施工数值模拟分析
| 论文题名： | 地铁联络通道冻结法施工数值模拟分析 |
| 关键词： | 地铁隧道;水平联络通道;人工冻结法施工;数值模拟 |
| 摘要： | 人工冻结法广泛的应用于矿井建设工程,近年来,随着地下工程的发展,人工冻结法已成为地铁隧道水平联络通道建设中常用的技术。以往人工冻结壁的设计主要建立在矿井建设的基础之上,而城市地下工程与矿井在施工深度、施工方法和受力状态都存在着很大的差异,因此相关设计计算方法也有所不同。目前针对地铁联络通道水平人工冻结法施工的数值模拟,关于冻土帷幕的冻结、融沉的温度场和位移场规律的研究很少。此外,关于联络通道水平人工冻结法施工的数值模拟,很少有考虑土体的相变过程的研究。然而土体冻结过程中是一个热力耦合的过程,考虑温度场与位移场相互作用研究方法是进一步发展的必然要求。 针对上述问题,本文结合天津某地铁联络通道冻土帷幕工程,建立了联络通道水平冻结施工的数值模型,对人工冻结过程中温度场、位移场的耦合作用进行了模拟,研究了联络通道水平冻结过程中温度场分布及发展规律,并提出了在冻结壁厚度范围平均温度的确定方法和达到该平均温度所需要的冻结时间的确定方法;通过对冻结过程中的位移场的研究,评价了人工冻结法施工过程中对周边环境的影响。 主要研究内容和结论如下: 1.基于热力学和热弹性力学理论,土体只有温度改变的假定,提出了考虑相变过程的热力耦合方程,及其有限元解法,从而求得了人工冻结法施工的温度场和位移场。 2.研究了地铁联络通道水平人工冻结法施工的位移场和温度场分布规律。结果表明温度场的分布决定位移场的分布。 3.系统研究了土体参数对温度场分布的影响规律。结果表明土体的密度、比热、导热系数对温度场分布影响较大;地表温度、相变潜热、土体相变温度、导温系数对温度场分布影响较小。 4.研究了不同施工工况对温度场影响规律。结果表明:地铁隧道衬砌保温措施对温度场分布影响较大;冻结管布置间距和冻结管中的冷媒温度对温度场影响较大。 |
| 作者： | 于长一 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 闫澍旺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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