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隧道建设(中英文) ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (1): 78-89.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2024.01.006
张晋勋1, 江玉生2, 杨昊1, 亓轶1, 宋永威1, 江华2, 杨志勇2
ZHANG Jinxun1, JIANG Yusheng2, YANG Hao1, QI Yi1, SONG Yongwei1, JIANG Hua2, YANG Zhiyong2
(1. Beijing Urban Construction Group Co., Ltd., Beijing 100088, China; 2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology(Beijing), Beijing 100083, China)
摘要: 为解决全断面砂卵石地层地下工程的地下水控制问题,提出盆形冻结止水技术。首先,采用三轴力学试验研究冻结砂卵石的压缩力学特性和蠕变力学特性;然后,采用大尺度物理模型试验和数值模拟方法研究盆形冻结的温度场扩展规律,并根据研究结果进一步提出盆形冻结积极冻结期的群孔布置技术和维护冻结期的精细化控制技术。结果表明: 1)低围压(小于3 MPa)条件下,三轴抗压强度与围压呈正线性相关,然后围压继续增大时,强度基本不变; 基于损伤理论建立冻结砂卵石全过程蠕变模型。 2)荷载对冻胀率及融沉系数影响最大,细粒土质量分数次之,原状饱和砂卵石是不冻胀材料,并由此建立饱和砂卵石冻胀率及融沉系数三维预测模型。 3)基于大型物理模型试验及数值模拟结果,盆形冻结可以在地下水渗流条件下形成完整的盆形结构,起到有效止水的效果。 4)盆底冻结管在冻结过程中表现出与单管冻结迥异的“群孔效应”,根据试验结果提出包含冻结管间距、土体导热系数、渗流速度3因素的积极冻结期冻结管合理间距的确定与布置技术。 5)为节约维护冻结期的能源,提出隔排切割冻结管、仅保留盆壁冻结管2种维护形式以对冻结区域进行精细化控制,经过分析,2种方式均可以有效满足盆形结构维护期的冷量供给,保持完整的盆形形态。