太原地铁二号线联络通道冻结法数值模拟及分析

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鉴于冻结法应用于地铁联络通道相关工程经验,冻结法在施工后会引起周围土体力学性质发生巨大变化,原有土体中地下水发生凝固,引发土体体积变大,出现冻胀现象,造成地铁联络通道产生附加应力、地表建筑物发生不均匀隆起,严重时会导致地表建筑物变形或者倒塌。因此,研究冻结法施工对地铁联络通道周围土体的冻结机理,以其影响因素,是非常有意义的。联络洞施工在整个地铁建设中是极其关键的一步。本文针对联络通道施工过程数值模拟,经过与现场实测数据相对比,得出最主要因素为埋深、冻结壁厚度、温度场以及联络洞开挖。对联络通道相关的三维计算模型实施构建,其中需要更加适宜的强度准则、参数以及本构模型,运用FLAC3D有限元软件进行数值模拟分析。本文主要研究内容及结论如下:1.建立联络通道冻结施工的三维计算模型,运用数值模拟的方法对冻结壁进行计算分析,并通过数值模拟结果与现场实测数据相对比的方法,从而获得最合理的冻结壁厚度。2.研究联络通道埋深对冻结法的影响可得,通过数值模拟联络通道不同埋深厚度分析可得,冻土帷幕的埋深越小,上覆荷载越小,因此产生的地表冻胀位移就越大,所以产生的地表变形最大值与地表变形最小值就越大。中轴处地表隆起位移最大,随着中心点向两边扩散,地表隆起数值逐渐减小。3.研究联络通道冻土帷幕厚度对冻结法的影响可得,通过数值模拟不用冻结帷幕厚度分析可得,冻土帷幕厚度越大,则地表冻胀位移也越大,地表的位移在对称轴上为最大。且减小趋势为抛物线减小。联络通道开挖后,最不利位置为联络通道与隧道交接处,对于冻结法产生的冻胀提出了增大冻上壁上覆荷载,利用荷载抑制冻胀。减少冷冻时间以减少冻结壁的厚度,从而冻胀体积,确保安全挖掘。4.研究联络通道水平开挖不同深度对冻结法的影响可得,随着开挖深度不断地增加,对地表变形的影响越来越大,与此同时,地表最大位移和最小位移的差值也随着开挖深度的增加而增加。并且,随着开挖深度的不断增加,地表变形趋势越来越平缓。
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