论文摘要
在联络通道冻结施工过程中,冻土的力学性质发生了剧烈变化,而且在此过程中冻土伴随着冻胀的产生、发展及融沉的形成,其水平冻结引起的过量冻胀量和融沉量有可能破坏地下管线或造成地基失稳,使邻近建筑物（构筑物）产生倾斜、裂缝等事故。同时,因冻结产生的冻胀力也将对主隧道产生不利影响,必须控制好冻土帷幕温度场的发展,使得冻土帷幕的强度和稳定性能保证联络通道开挖要求,也要保证周围设施的安全。研究地铁联络通道冻结施工引起的冻融和温度场具有重要的现实意义。本文通过对水平冻结法联络通道施工所产生的冻胀、融沉和冻土帷幕温度场进行研究,得出了有价值的结论,从而进一步推广水平冻结法在地铁联络通道中的应用具有一定的指导意义和奠定了理论基础。研究内容及结论如下:1.建立联络通道三维计算模型,采用有限差分软件FLAC3D,选择合适的参数、本构模型和强度准则,对联络通道水平冻结施工进行模拟计算分析,包括以下几方面:①在冻结施工过程中,对冻胀、融沉产生的地表变形进行数值计算,将模拟结果与工程实例作比较,其结果吻合较好,可以指导施工。②确定冻结温度场的分布规律,研究相邻的两个冻结管交圈时和达到冻土帷幕厚度时所需时间,并与工程实例作比较,其结果吻合良好,可指导施工。③研究联络通道冻结施工产生的冻胀力对上、下行隧道产生的影响,以及冻土帷幕自身所受力的情况。联络通道施工对主隧道在三个方向产生附加变形,须采取措施控制主隧道的变形。④模拟联络通道土体开挖对地表变形的影响,同时计算冻土帷幕的安全系数,以确定冻土帷幕设计参数是否能满足开挖要求。结果表明,土体开挖对地表变形影响较少;在确保冻土帷幕厚度和强度条件下,联络通道施工是安全的。2.分析冻胀、融沉机理及影响因素,对冻结温度场的数学模型进行理论推导分析,确定温度分布规律。分析可得单管冻结区的温度分布呈对数曲线分布,而降温区的温度分布近似呈直线分布;双管冻结温度分布的中间区域部分温度基本保持平稳。3.研究埋深、冻土帷幕厚度、冻土帷幕开挖半径各项参数变化时对地表变形的影响,同时对水平冻结法产生的冻胀、融沉提出一些必要的预防控制措施。