【摘 要】
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管幕冻结法是一种我国首创的富水复杂地层大断面隧道施工工法。该工法将管幕与冻土帷幕分别作为承载和封水结构,功能清晰,创新了有效改良地层承载力和封水性方法。因此,开展该工法施工地表变形研究,对揭示隧道施工对地面环境影响,具有重要的理论理论意义和应用价值。本文以拱北隧道积极冻结期和维护冻结期隧道开挖施工为研究背景,采用理论分析、数值模拟和实测数据对比相结合的方法,对积极冻结期温度场和位移场变化、维护冻结
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管幕冻结法是一种我国首创的富水复杂地层大断面隧道施工工法。该工法将管幕与冻土帷幕分别作为承载和封水结构,功能清晰,创新了有效改良地层承载力和封水性方法。因此,开展该工法施工地表变形研究,对揭示隧道施工对地面环境影响,具有重要的理论理论意义和应用价值。本文以拱北隧道积极冻结期和维护冻结期隧道开挖施工为研究背景,采用理论分析、数值模拟和实测数据对比相结合的方法,对积极冻结期温度场和位移场变化、维护冻结期隧道开挖引起的地层位移变化规律,以及隧道开挖断面变形影响因素等进行了系统研究,主要研究内容与结论如下。（1）根据拱北隧道现场监测的圆形冻结管和异形冻结管实测温度数据,运用ABAQUS有限元模拟软件建立二维模型,对积极冻结期冻土帷幕形成变化规律以及冻胀引起的地层位移变化规律进行研究。研究结果表明,冻土帷幕在40天开始交圈,80-90天冻土帷幕厚度基本稳定,地表最大隆起为152.37mm。（2）在积极冻结期模型冻结模拟结束的基础上,利用ABAQUS有限元模拟软件建立二维模型,土体选用摩尔库伦本构模型,结合五台阶十四部施工方案,模拟维护冻结期间暗挖隧道施工,并分析隧道开挖引起的地表位移变化、水平位移和拱顶沉降规律。结果表明,一台阶开挖引起的地表位移较大,地表中点的位移为-10.71mm;一台阶和二台阶开挖引起的拱顶位移较大,引起的拱顶位移在-5mm左右。（3）模拟拱北隧道暗挖段维护冻结期开挖施工,在得到工程实测数据验证的基础上,研究围岩力学性能和支护结构参数对隧道开挖拱顶沉降和水平净空收敛的敏感性。研究表明:隧道开挖后影响拱顶沉降的主要因素为冻结壁弹性模量,次要因素为围岩粘聚力,—般因素为内摩擦角;对隧道水平净空收敛的主要影响因素为围岩内摩擦角,次要因素为冻结壁弹性模量,一般因素为围岩粘聚力。图[32]表[10]参[77]
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