地铁双线隧道冻结施工期地表冻胀解析预测方法

作     者：李孟凯 蔡海兵 洪荣宝 LI Mengkai;CAI Haibing;HONG Rongbao

作者机构：安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51778004) 安徽省学术和技术带头人后备人选科研活动经费项目(2018H170) 安徽省2019年度高校学科(专业)拔尖人才学术资助项目(gxbjZD10) 安徽省高校研究生科学研究项目(YJS20210383) 安徽理工大学研究生创新基金资助项目(2020CX2024) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第20卷第6期

页      码：2198-2209页

摘      要：隧道人工冻结施工期地层的冻胀现象会对工程周边环境产生不良影响,合理的地表冻胀预测方法对隧道冻结设计和施工具有重要意义。为此,针对地铁双线隧道冻结施工期地表冻胀问题,考虑土体结冰温度,同时假设冻结管管壁温度恒定,采用单管冻结理论与平板冻结理论求解冻结锋面半径解析解。进而基于随机介质理论,考虑冻结壁发展过程,分别建立地铁双线隧道冻结壁交圈前后地表冻胀的历时预测模型,并采用Maple数学软件编制相应的数值计算程序,结合工程案例开展准确性分析,通过对比验证该预测模型的准确性,同时说明地表冻胀位移分析中考虑土体结冰温度及冻结壁平均温度的必要性。最后,采用因素分析法,分析3种隧道埋深(6,12,18 m)和4种隧道净距(0.25D,1.0D,2.0D,3.0D)条件下地表冻胀位移的演化规律。结果表明,随着隧道净距的增加,冻土层中产生的冻胀叠加效应逐渐减弱,双线隧道中心线处地表冻胀位移最大值逐渐减小,其形态存在由“双峰”型向“单峰”型转换的过程;当隧道净距恒定时,随着隧道埋深的增加,地表冻胀位移整体呈下降趋势,隆起形态由“单峰”型转为“双峰”型,且隧道埋深对于地表隆起形态的影响程度大于隧道净距。研究成果可为隧道冻结施工期地表冻胀的预测提供理论依据。

主 题 词：隧道工程 冻胀预测 结冰温度 地表冻胀 冻结理论 随机介质理论 

学科分类：0711[理学-心理学类] 081406[081406] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0903[农学-动物生产类] 0804[工学-材料学] 0814[工学-地质类] 0811[工学-水利类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20221068

馆 藏 号：203122601...