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隧道围岩管幕冻结组合预加固中的冻胀量模拟计算分析
| 论文题名： | 隧道围岩管幕冻结组合预加固中的冻胀量模拟计算分析 |
| 关键词： | 隧道施工;人工冻结法;冻胀现象;数值模拟 |
| 摘要： | 二十一世纪是地下空间的世纪，随着国家将基础设施建设战略逐步转为地下，各省市掀起了建设地下隧道的浪潮，其中沿海发达城市尤为突出。然而，沿海城市地区多为工程性质极差的土质，含水量高，承载能力差。为了应对此类土层的隧道施工项目，人工水平冻结技术正越来越多被人们所重视。人工水平冻结法是指在隧道开挖前，将冻结管沿着隧道开挖面外围预定位置顶进土层中并通入低温盐水，与土体进行热交换，使冻结管周围土体孔隙水冻结成冰，形成冻土柱，最后冻土柱交圈形成冻结壁。人工冻结法作为隧道施工预加固技术具有明显优势:封水可靠、适用性强以及无害环境。但人工冻结法也有其局限性，即冻结过程中的伴随有冻胀现象，危害周边已埋管线与地表建筑。 本文以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道暗挖段为工程背景进行人工冻结法研究。首先，本文进行了相关课题的调查研究，查阅大量资料，掌握了冻结工程中冻土的形成规律与冻胀现象的形成机理;接着采用理论分析与ABAQUS数值模拟的方法研究了人工冻结法与管幕法组合的情况下，积极冻结过程中土层温度场的变化规律，并且通过三种冻结方案（单管冻结方案、双管冻结方案、异形冻结管延迟开启冻结方案）的数值模拟结果对比分析，得出最佳冻结方案;最后对实际工程施工的关键技术提出相关建议。 通过研究表明，单根冻结管冻结时冻结区域基本是以冻结管横截面为圆心的圆形区域;多根冻结管冻结是，各冻结管形成的圆形冻土柱会逐渐融合并逐渐形成具有止水效果的冻结壁;在多种冻结方案中，同时开启圆形冻结管与异形冻结管有利于提高冻结效率，缩短冻结时间并且产生的地表冻胀位移量更小。 |
| 作者： | 王捷江 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 吉小明;冯盛文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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