濱海地層人工凍結(jié)法溫度場形成機理研究.pdf

1、我國沿海地區(qū)大部分為結(jié)構(gòu)性軟黏土地層，濱海軟黏土具有含水率高、孔隙率大、壓縮性高、強度低、結(jié)構(gòu)性強、流變特性顯著等工程特性，以往的挖掘方法滿足不了日益復(fù)雜化的工程的需求，而人工凍結(jié)法以其優(yōu)秀的封水性能，強大的繞障性，便利的施工條件和高強度的凍結(jié)帷幕，在各類地層中得到了廣泛的推廣，特別在濱海富水黏土地層中更具不可比擬性。隨著我國地鐵建設(shè)規(guī)模的加大，人工凍結(jié)法已成為濱海地層地鐵聯(lián)絡(luò)通道、盾構(gòu)隧道端頭加固、地鐵隧道透水事故修復(fù)及穿越江河湖底隧

2、道中的盾尾刷更換等工程的首先工法。通過濱海人工凍土物理力學(xué)試驗、現(xiàn)場實測和數(shù)值模擬等方法研究地層凍結(jié)溫度場形成機理:
　　(1)通過人工凍土物理力學(xué)試驗研究，獲得凍結(jié)砂質(zhì)黏土導(dǎo)熱系數(shù):1.29W/(m·℃)，結(jié)冰溫度:-0.67℃，比熱:1.29kJ/(kg·℃)。
　　(2)通過濱海地層人工凍結(jié)法現(xiàn)場實測獲得:同一測溫孔，不同深度降溫速度，-18m＞-25m＞-10m＞-30.5m。計算可知-10m處降溫速率為0.924℃

3、/d，-18m處降溫速率為1.089℃/d，-25m處降溫速率為1.064℃/d，-30.5m處降溫速率為0.892℃/d，因此，在相同的凍結(jié)環(huán)境下，凍結(jié)速率隨地層溫度是先上升后下降的。
　　(3)通過數(shù)值模擬獲得:凍結(jié)45天，數(shù)值計算分析獲得凍結(jié)帷幕厚度為1.8m;凍結(jié)初期凍結(jié)帷幕發(fā)展快，交圈時凍結(jié)帷幕發(fā)展慢，之后凍結(jié)速度逐漸減緩，到凍結(jié)20天左右凍結(jié)速度趨于穩(wěn)定。
　　對該工程利用ANSYS軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得溫度場分