基于热力学的盾构进出洞冻结加固数值模拟研究文献综述

 2023-05-14 18:59:34

文献综述

1选题背景及意义冻结法施工中,需首先在隧道两端开挖工作井再架设盾构设备,历来盾构施工经验表明,盾构进出洞(即工作井)施工是盾构法隧道施工中的关键环节,也是一道风险性较大的工序[1-2]。

尤其是对于软土地质条件,土壤含水丰富,由于地下水的作用施工不当可能会造成洞门涌水涌砂,从而造成经济损失、工期延后、地表沉降等一系列后果,因此支护体系的封水效果则显得更为重要[2]。

人工地层冻结法是利用人工制冷技术,以冷盐水、液氮、干冰等作为介质,将这些制冷剂通过导管送入土中,使待开挖地下空间周围的土体中的水凝结成冰并与土体胶结在一起,形成一个设计好轮廓的冻土墙或密闭的冻土体,以实现增加其强度和稳定性、隔绝地下水的功能。

同其他土体加固方法相比,冻结法具有加固体均匀性好、强度高、封水效果好和安全环保以及加固环节及效果可监控等优点,在盾构进出洞工程中得到了广泛的应用[3]。

目前冻结法已有丰富的理论基础和工程实践经验。

无锡地铁4号线市民中心站吴都路站区间的市民中心站地处软黏土层,洞门钻孔取芯时存在喷涌情况,且地下管线复杂,因此采用了水平冻结法对盾构进出洞门进行加固[4]。

不止国内,国外也广泛使用冻结法作为地下工程的加固方式,如伯恩车站下穿隧道的建设也采用了该工法[5]。

2研究现状冻结法施工的关键在于冻结壁的稳定,工程上大多为了掌握冻结壁的发展情况,通常以监测数据来反演冻结壁的发展过程,从而来判定冻结壁是否符合开挖要求,但只通过现场监测数据无法做到对冻结壁强度及发展情况的预测分析。

因此,通过数值模拟方法,提前来判定冻结壁的发展情况和设计的合理性,减少冻结法施工安全隐患,以此来科学的指导工程施工是非常重要的[6]。

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