一、冻结法在上海地铁支护工程中的应用（论文文献综述）
曹宇陶[1]（2021）在《超大直径盾构隧道与联络通道交叉部位管片力学行为研究》文中进行了进一步梳理联络通道因其特殊的安全意义在城市地下轨道交通双线隧道设计中往往是极其重要的一环,在隧道灾情发生时,是人员疏散和消防救援的重要生命通道。超大直径盾构隧道联络通道施工风险巨大,稍有不慎,可能引起地层失稳、土水涌入等重大事故,而且开洞施工也会使盾构隧道结构受力更加不利,对结构整体的变形及安全控制造成巨大影响。鉴于此,本文依托东六环路改造工程,针对超大直径盾构隧道开洞修建联络通道所面临的结构受力复杂风险,采用文献调研,ABAQUS数值模拟分析及土工离心模型试验手段进行研究,主要研究工作如下:（1）对现有的国内外联络通道工程实例进行了调研,对联络通道施工工法、开洞形状及尺寸、地层加固方案、主洞管片衬砌类型进行了总结和对比。（2）通过数值模拟分析分别探究了圆形开口和矩形开口对主隧道管片受力及变形的影响规律。研究表明,圆形开口工况主体结构的变形小于矩形开口工况,但开口处结构应力集中现象更加明显,所受拉、压应力更高。（3）对比了不同开口形状下不同的地层加固范围对主隧道结构受力及变形的控制效果,为地层加固范围的合理选择提供了依据。研究表明,加固范围的增大,对结构变形控制效果也更好,应力状态也更合理。（4）对比了不同开口形状下不同的特殊衬砌环型式对主隧道结构受力和变形的控制效果,为盾构隧道施作联络通道过程中主隧道特殊衬砌环的选择提供了参考。研究表明,针对圆形开口,采用六块钢板-混凝土复合管片更为合理,对于矩形开口,采用四块钢板复合管片较为合理。（5）参考香港屯门隧道联络通道工程的施工方案,通过数值模拟手段分析了机械法施工破除管片前后,不同的推力和扭矩荷载组合对主隧道管片的受力及变形影响规律,研究发现管片破除前推力和扭矩的影响极小,管片破除后随着推力的增大主隧道结构受力及变形更小。同时分析了矩形开口工况下,不同的冻胀力荷载对结构受力及变形的影响规律。（6）在不同开口形式工况下数值模拟分析结果的基础上,借助交通运输部天津水运工程研究院TK-C500型土工离心机,以几何相似比1:50进行离心模型试验,探究了不同开口形状对主隧道结构受力的影响规律,研究发现不论矩形开口还是圆形开口其开口顶部外侧所受拉应力及拱腰处内侧所受压应力均超过了C60混凝土强度设计值,所以实际工程中可以考虑开口环采用钢板-混凝土复合管片型式,验证了数值模拟结果。
王磊[2]（2021）在《人工冻土水分迁移规律及下穿冻结对上覆结构作用研究》文中提出人工冻结法在富水软土地层隧道建设中应用广泛,但冻土冻胀现象对上覆结构的安全性具有不良影响。随着冻结隧道下穿上覆结构工程数量的逐年增加,冻胀引起上覆结构变形的现象已经引起了学者们的高度关注,但上覆结构在冻结下穿过程中的变形计算方法及相互作用规律尚不清楚。本文瞄准冻胀的实质是冻土中水分迁移引起的宏观表现这一理论核心,基于达西定律、质量守恒定律和迁移势理论,构建人工冻土水分场计算数学模型及水分迁移引发冻胀演化模型,求解了冻结过程中下部体积增加量,推导了计算上覆土体变形反向Peck公式,即“冻隆公式”。基于极限拉应变法和薄板变形理论,提出了针对不同上覆结构形式、不同上覆结构刚度大小工况下的结构变形换算方法。主要取得以下研究成果:1)基于达西定律、质量守恒定律和迁移势模型推导了非饱和正冻土的水分迁移方程,进行了补水条件下的冻结水分迁移试验,定量得出了上覆荷载、含水率,冻结温度三个因素对水分迁移量的影响;2)提出了开放系统下的水分迁移量计算方法,得出冻结过程中下部体积增加量,计算得出开放系统条件下的水分体积增加量可达到冻土体积的110%;3)通过归纳文献数据、相似模拟试验和数值计算,论证了人工冻结冻胀引发上部地表变形符合高斯分布规律的结论,得出人工冻结引发上部地表变形影响范围约为8-10倍冻胀丘宽度;4)得出地表下部地层在冻胀作用下变形规律仍然符合高斯分布,推导了适用于冻胀的修正Mair公式,用于计算地表下地层的冻胀丘尺寸;5)推导了计算冻结过程中上覆地层变形的冻隆公式求解上覆结构所在地层的变形量;6)基于极限拉应变法和矩形薄板挠度公式,提出了针对不同上覆结构形式和不同刚度的结构变形计算方法,将冻隆公式求解得出的土层变形换算为结构变形,求解不同上覆结构在冻胀作用下产生的抬升;7)采用实际冻结工程监测数据对下部地层体积增加量、冻隆公式和结构变形计算方法进行了验证,实测值与计算值接近,可以满足施工过程中安全评价分析的需求。随着未来富水软土地层城市地铁隧道大规模建设,冻结下穿上覆结构工程数量将逐年增加。本文研究成果将为冻结下穿工程提供上覆结构变形计算方法,为冻结设计及施工提供有效参考依据。有针对性的采取结构预加固或冻胀控制措施,避免冻结下穿过程中上覆结构损坏等重大风险。研究成果为人工冻结技术在高风险地下工程领域的技术研究和应用建立理论基础和计算参考。
郑立夫[3]（2021）在《城市轨道交通联络通道冻结壁厚度优选方法及工程应用研究》文中认为人工地层冻结法最早起源于矿山立井施工,因其兼具“止水和加固”的特点,可有效解决注浆等常规手段不易克服的工程难题;作为立井施工穿越富水软弱地层的主要工法,一直广泛应用于国内外的矿山建设领域。此后,这项特殊的地层加固技术被进一步引入到隧道掘进等土木工程领域,也取得了非常好的施工效果。近30年,随着我国城市化建设的迅猛发展,在城市轨道交通等地下工程建设领域也遇到了与矿山建设领域类似的、甚至更为严重的工程问题,人工地层冻结法现已成为某些特定市政工程在建设过程中的必然技术选择。与此同时,一系列新的技术难题与工程挑战也衍生出来。其中,水平冻结法施工冻结壁厚度的优化选定问题正是亟待解决的众多难题之一。本文以珠机城际轨道交通项目金融岛车站至3号工作井区间联络通道的冻结法施工为工程背景,对水平冻结壁厚度的优化选定以及厚度设计方案与地表冻胀和融沉变形之间的响应关系等展开了深入研究。基于此,进一步地提出并构建了一套适用于与本文研究对象同类型工程冻结壁厚度确定的完整设计流程。主要的研究内容和创新性成果如下:（1）鉴于传统冻结壁设计理论不能客观、真实地反映深埋黏土地层直墙拱形冻结壁的实际受力特点,通过将黏土地层剪切破坏理论首次引入并应用于联络通道冻结壁的初选厚度设计,基于对冻结壁真实支护压力的合理计算,提出了一种有别于现行传统方法的、更适用于深埋黏土地层直墙拱形冻结壁厚度初选的优化方法。相较现行初选方法,本文方法可实现对冻结壁初选厚度的快速确定,且所得结果更为合理、优化。相关结论及成果已经实际工程验证,可为后续冻结壁厚度方案的比选及设计厚度的最终优选奠定良好基础。（2）基于流固耦合理论对富水地层联络通道冻结壁在真实施工环境中的力学响应及变形稳定性等进行数值计算研究。通过比较相同厚度冻结壁模型分别在单独应力场和流固耦合应力场作用下的力学响应情况,探明了“水的存在”对冻结壁整体力学性能提出更高要求;在对富水地层联络通道冻结壁进行受力分析和厚度设计时,“水的作用”不可忽略。基于此,通过对不同厚度冻结壁模型在相同施工环境下的力学响应、变形规律和破坏趋势等进行对比研究,实现了对前序环节所得冻结壁初选厚度方案的强度验算,并进而以其为基准开展进一步的厚度比选研究,必要时可对既得初选厚度进行修正。（3）针对现有冻胀和融沉变形预测方法大多难以兼顾预测准确性和工程实用性的问题,通过将室内试验方法与数值计算方法相结合,创立了一种可实现对冻结法施工全过程地表冻胀融沉变形进行有效模拟和预测的实用方法。基于此,进一步地研究并揭示了冻结壁厚度、土体冻结温度和冻融土特性等因素与地表冻胀融沉变形规律之间的响应关系,为人工地层冻结法施工地表冻胀和融沉变形的验算及控制,提供了有效评价途径及必要参考依据。（4）基于我国现行联络通道冻结壁厚度设计流程的一般思路和基本框架,通过进一步考虑埋置土层性质、冻结壁所处富水环境以及冻结法施工对周围环境产生的影响等因素,拓展性地提出并构建了一套可适用于城市轨道交通联络通道冻结壁厚度确定的完整设计流程。相较传统设计流程,由本文流程所得设计结果不再是某一仅满足承载力需要的冻结壁厚度设计值,而是一个既符合结构强度要求又满足环境变形要求的冻结壁厚度取值区间;工程技术人员可在此区间内,进一步根据现场施工的实际情况及具体需要,对最终的冻结壁设计厚度进行优选。经工程实例验证,依此所得冻结壁厚度设计方案更为合理、优化,可兼顾施工的安全性与经济性。上述研究成果已在珠机城际轨道交通项目金融岛车站至3号工作井区间4号联络通道的冻结法设计与施工中进行了成功应用。由现场监测以及巡查结果可知,总体施工顺利且效果良好。所得相关结论及成果,可为我国现有城市轨道交通联络通道冻结壁厚度的设计理论提供必要补充,亦可为日后同类型工程的冻结法设计与施工提供有益参考,有望进行推广应用。
李鹏飞[4]（2020）在《基于冻土正交各向异性变形的地铁隧道冻结期地层三维冻胀规律研究》文中指出人工地层冻结法已在地铁隧道工程中得到广泛的应用,但地铁隧道多处于城市繁华地段,人工冻结引起的地层冻胀变形会对地铁隧道周边环境造成不良影响,且在地铁隧道冻结法施工中,冻结管一般设计为倾斜放射状,并不是严格意义上的水平冻结,因此,研究地层的三维冻胀变形才能切实反映工程实际情况。为此,本文以上海地铁某区间联络通道冻结法施工为工程背景,采用理论分析和数值模拟相结合的研究手段,在分析地层三维冻结温度场基础上,对该联络通道冻结期地层三维冻胀变形分布规律进行研究,其主要研究内容及成果如下:（1）根据地铁隧道联络通道冻结管群的倾斜放射状布置形式,采用ABAQUS有限元软件,综合考虑地层温度、地表对流等各类初始和边界条件以及土体的相变潜热过程,建立三维有限元数值计算模型,对该联络通道积极冻结期地层的三维冻结温度场分布规律进行系统分析,结果表明,该联络通道积极冻结后,A-A剖面作为联络通道冻结薄弱面,其侧面冻结壁厚度达到2.1m,顶部达到3.4m,底部为3.1m,均已达到冻结壁厚度设计要求,证明冻结管群布置较为合理,并与现场实际测温点的温降曲线对比,验证了冻结温度场有限元数值分析的可靠性。（2）考虑冻土的正交各向异性变形特征,导出了土体温度达到冻结温度后而产生的瞬时冻胀应变分量（三维热应变分量）,依托于有限元软件ABAQUS的二次开发平台,实现了冻土三维冻胀变形用户子程序的编制,进而采用温度-位移顺序耦合方法,对该联络通道积极冻结期地层的三维冻胀变形分布规律进行研究,结果表明,对于任意时刻地表的最大垂直冻胀位移均发生在联络通道中部正上方,并且随着距离联络通道越远,地表垂直冻胀位移也在逐步减小,在积极冻结期42day完成后,在D-D剖面地表最大垂直冻胀位移达到12.9mm,而在A-A剖面、B-B剖面和C-C剖面的地表最大垂直冻胀位移分别达到12.2mm、11.1mm和12.2mm。（3）将冻胀变形考虑为各向同性时,并且在不同冷源条件下,预测结果往往比实际结果高或者低,并且对于冻胀敏感性较强的土体,这种预测差异将更为显着。因此考虑正交各向异性变形特征是十分必要的。本文研究成果对地铁联络通道地层三维冻结施工数值模拟研究具有一定的参考价值和意义,并为实际施工提供参考依据。图46 表10 参69
刘政[5]（2020）在《地铁隧道水平冻结施工期渗流地层冻胀规律研究》文中指出人工地层冻结法作为一种特殊的地层加固技术,现已被广泛应用于地铁隧道建设工程中。在地铁隧道水平冻结施工期间,如遇到地下水流速较大的渗流地层,会造成冻结壁延迟交圈或难以形成等现象。由此可见,地下水渗流会影响冻结温度场的分布,进而对冻结施工期地层冻胀也会造成较大影响。为此,本文以地铁隧道水平冻结工程为研究对象,采用数值模拟研究方法,对地下水渗流条件下地层冻结温度场和冻胀位移场的形成和分布规律进行了研究,其主要研究内容和成果如下:（1）考虑3种地下水渗流速度（0m/day、1 m/day、2 m/day）、3种冻结管间距（0.8 m、1.15 m、1.25 m）、3 种冻结管直径（194 mm、219 mm、245 mm）、3 种冻结管管壁温度（-23℃、-25℃、-27℃）等因素,利用单因素典型参数法来设计数值模拟方案,基于渗流场和温度场的耦合数学模型,采用Comsol Multiphysics有限元软件,对地下水渗流条件下地层冻结温度场的形成和分布规律进行了研究,研究结果表明,其他条件相同时,地下水渗流速度对冻结壁内外锋面发展速度影响较大,而冻结管间距、直径和管壁温度等因素对冻结壁内外锋面发展速度影响较小。同时,在渗流作用下,上游冻结壁的发展速度明显小于下游冻结壁的发展速度。（2）利用Hypermesh软件,将Comsol有限元模型导入至Abaqus有限元软件中。以Comsol水热耦合分析得到的冻结温度场为基础,考虑5种地下水渗流速度（0 m/day、0.5 m/day、1 m/day、1.5 m/day、2 m/day）、3 种隧道埋深（11 m、13 m、15 m）等因素,基于Abaqus有限元软件的二次开发技术,考虑冻土的正交各向异性变形特征,采用热力顺序耦合分析方法,对地下水渗流条件下地层冻胀位移场分布规律进行了研究,研究结果表明,在渗流作用下,地层竖向冻胀位移场沿隧道中心线呈非对称分布,上游地表的竖向冻胀位移小于下游地表的竖向冻胀位移;隧道埋深越大,地表竖向冻胀位移越小,在相同渗流速度下,隧道埋深不会影响地表冻胀峰值的发生位置。本文研究成果对渗流地层地铁隧道水平冻结工程的设计和施工具有一定的参考价值和意义。图62表11参55
方亮文[6]（2020）在《淤泥质土层中穿越隧道冻结冻胀规律试验研究》文中指出人工冻结法最早应用于我国煤矿立井施工中,20世纪70年代开始应用于地铁施工中,是克服复杂地质水文条件的一种重要方法。但是由于人工冻结时改变了地层原有的温度场,使土体产生冻胀对周边建（构）筑物产生一定影响,严重时易导致工程事故。因此冻结工程中如何釆取合适的冻结施工技术和冻胀控制方法,将冻胀量控制在允许范围内十分关键。本文针对上述存在的问题,以上海轨道交通18号线区间隧道穿越正在运营的轨道交通10号线国权路车站冻结工程为研究对象,从试验、数值模拟及工程监测等方面对不同冻胀控制措施下双线隧道冻结的冻胀规律展开研究,主要取得了如下成果:（1）开展人工冻土试验,获取了施工影响范围内的土体的基本物理、力学参数及冻胀特征,为后续有限元数值分析及冻结理念设计提供参数。（2）根据冻胀模型试验台开展单因素物理模型试验,对泄压、调高冻结盐水温度等措施对冻胀发展抑制效果进行研究。研究结果表明,调高冻结盐水温度积极冻结时间增长85.3%,车站底板冻胀力减小了20.7%;三角区取土泄压车站底板冻胀力减小了28.3%。（3）基于温度-应力-水分耦合作用力学机理,利用ANSYS对错峰冻结、泄压等措施下车站底板竖向位移分布展开研究。研究结果表明,泄压条件下车站底板位移量减少了60%,上下行线错峰冻结45d条件下车站底板位移量减少了50%。（4）针对数值分析结果和物理模型试验结果,在实际工程中采取分段冻结、错峰冻结、调高盐水温度以及设置泄压孔和温控孔等冻胀控制措施,并根据施工监测结果,对不同措施的冻胀控制效果进行研究。研究结果表明,调高盐水温度车站底板位移增长速率有0.4mm/d下降至0.1mm/d,错峰冻结车站结构7d的竖向变形量减少了53.5%,分段冻结减少了单线总体冻结时间,进行取土泄压和开启温控孔车站竖向变形量分别减少10.4%和4.0%。其中,上、下行线隧道采取错峰形式冻结,冻胀控制效果最显着。本文研究得到不同冻胀控制措施下土体冻胀的发展规律,对后续的类似研究及冻结工程应用具有借鉴作用。
王博[7]（2020）在《浅埋隧道回填土层变形规律及管幕选型研究》文中认为近年来,隧道和地下工程得到前所未有地迅速发展,我国隧道及地下工程正朝着复杂艰险山区、跨江跨海通道和地下深部发展,各种大规模、复杂结构形式和高建造难度隧道及地下工程不断涌现。为了解决在浅埋隧道下穿建筑或软弱破碎地层地段施工时可能发生围岩失稳、地表沉降过大和冒顶等问题,管幕支护技术在大量浅埋隧道和地下工程中被采用。而以工程经验为主的管幕设计参数选取,已无法满足当前隧道和地下工程面临的种种挑战。因此,本文通过理论分析、数值模拟和工程实例相结合的手段对影响管幕设计参数选择的多种影响因素进行研究,主要工作如下:（1）总结了浅埋隧道开挖地层变形规律和管幕支护下浅埋隧道围岩稳定性理论。通过查阅国内外相关参考文献,对国内外管幕支护研究成果进行了总结;分析了影响浅埋隧道回填土地层变形的影响因素;总结了回填土地层围岩的变形规律、浅埋隧道地表沉降规律和浅埋隧道地表沉降预测公式;研究了衬砌支护下隧道开挖掌子面前方地层变形、掌子面挤出变形及掌子面后方围岩变形规律;系统论述了管幕支护下浅埋隧道的地层变形、掌子面稳定和管间土稳定理论;分析和总结了目前对管幕设计参数有关的研究。（2）研究了管幕支护机理,同时推导了管幕选型的公式。分析了管幕支护下隧道围岩和管幕的受力变形过程;以拱顶管幕支护钢管为研究对象建立了力学模型,对回填土地区,浅埋隧道管幕的单根钢管的受力进行了分析,并给出了计算公式;同时,对影响管幕设计的因素进行分析,发现在埋深一定的情况下隧道断面尺寸、围岩级别对管幕设计参数的影响较大,开挖循环进尺、开挖方法、开挖步距以及管幕支护段长度对管幕变形影响较小;采用Pasternak双参数弹性地基梁理论推导了隧道埋深与管幕的钢管直径和钢管间距之间的隐式公式;该公式涉及的参数较多,基于遗传算法,利用软件计算出了不同埋深情况下的理论钢管直径和钢管间距,并拟合了埋深和钢管直径和钢管间距的关系,直观的呈现了埋深和钢管直径和钢管间距的关系。（3）研究了浅埋隧道回填土地层埋深和断面尺寸对管幕的钢管直径和间距的影响。通过有限元分析方法,对不同埋深和不同隧道断面尺寸情况下,不同钢管直径和不同管幕钢管间距共102种工况进行了数值模拟,基于拱顶沉降、管幕钢管挠度和路面沉降进一步研究了埋深和断面尺寸等因素对管幕的管径和钢管间距的影响,给出了回填土层下不同埋深和不同跨度条件下合理的钢管直径和钢管间距建议值;拟合了埋深和钢管直径、埋深和钢管间距、隧道跨度和钢管直径和钢管间距之间关系;将数值模拟得到的钢管直径和埋深的关系与基于Pasternak双参数弹性地基梁理论推导的钢管直径和埋深的关系进行了对比,发现两种情况得到的埋深和管幕设计参数之间的关系的趋势基本一致;另外,将隧道埋深和隧道跨度对管幕选型的影响进行了显着性分析,表明,隧道埋深对管幕选型的影响远远大于隧道跨度对管幕选型的影响;隧道扁平率对管幕选型存在一定影响。（4）以猫垭口隧道工程为例,将数值模拟和现场监控量测得到的数据进行了对比,同时对原管幕设计参数进行了优化。基于猫垭口原管幕设计参数不变情况下使用有限元软件模拟了猫垭口隧道沉降,并与现场监控量测结果进行了对比,发现有限元模拟结果和现场监测结果的趋势基本一致;同时使用基于Pasternak双参数弹性地基梁理论推导的公式对重庆猫垭口隧道原管幕支护工程参数进行优化,通过有限元模拟了原管幕设计参数与设计参数优化后的两种工况表明:参数优化后的管幕满足强度、刚度和稳定性要求,成本也得到有效控制。本文得到的管幕设计参数建议值对与本工程接近的工程可以参考,本文基于Pasternak双参数弹性地基梁理论推导的关系可用于各类工程设计及施工参考。
丁忠凯[8]（2019）在《杭州地铁5号线常-五区间联络通道冻结法应用研究》文中研究说明在城市地铁区间隧道规划设计中,上下行隧道之间通常需要设置联络横通道。在修建城市地铁车站与隧道的同时,联络通道的开挖与构筑也成了地铁建设中不可或缺的一个环节。在地铁运营期某一隧道发生火灾、涌水、倒塌等突发性事件时,乘客可经过联络横通道转移到另一条隧道当中,进而迅速向地面疏散。人工冻结法作为软土地质条件下联络通道开挖的一种主要的地层加固方法被广泛应用于地铁联络通道工程中。论文以杭州地铁5号线常二路-五常站1#联络通道与泵站结构的设计与施工为研究内容,结合该区域的工程地质与水文地质条件,展开了带集水井联络通道冻结帷幕设计、联络通道冻结法施工方案、冻结孔布置设计方案、制冷设计、冻结站布设、开挖和构筑施工、监测设计及参数、冻胀融沉控制技术等一系列研究。对实际施工中可能存在的风险提出了一些假设与对应的控制措施、解决方法。论文第3章是联络通道冻结法的参数设计,包括联络通道结构尺寸与冻结帷幕的最小有效厚度要求,通过ansys有限元计算验证通道冻结壁强度和变形均满足设计要求,并对制冷量以及冻结孔的相关参数进行设计;第4章是冻结法的施工方案与措施,从准备工作到冻结孔施工、冻结制冷系统安装、积极冻结和维护冻结、最后是开挖与构筑施工,并对影响施工的冻胀融沉现象提出对应措施,使施工过程中冻土帷幕质量得以保证;第5章是冻结法施工的监测数据分析,包括盐水去、回路温度变化监测,测温孔温度变化与泄压孔压力变化趋势。通过测温孔与泄压孔的数据判断交圈所需要的时间以及冻结帷幕的发展速度与厚度。实践证明,水平冻结法对于杭州地铁5号线联络通道施工周围的土层加固十分有效,安全可靠。图[32]表[12]参[51]
尚骁林[9]（2019）在《人工冻结法施工地铁联络通道冻结设计及实测研究》文中研究指明近年来,随着地下铁道建设的迅速发展,人工冻结法已成为软土地区地铁盾构隧道水平联络通道建设中常用的加固方法之一。以往人工冻结帷幕的设计主要建立在矿井建设的基础之上,而城市地下工程与矿井在施工深度、施工方法和受力状态都存在着很大的差异,因而需要对人工冻结法在城市地下工程中的相关设计方法进行研究。本文以西安地铁四号线为工程背景,通过人工冻土物理力学试验,对联络通道冻结壁各参数进行理论研究,继而对实际工程冻结壁及平均温度做出计算并对其稳定性进行验算,保障了施工的安全可靠性。首先,介绍了人工冻土的力学参数和特性,同时阐述了冻土壁厚度和冻结参数设计的一般原理和设计方法。通过对工程实地土质进行调研,选取有代表性的地区进行取土,根据《煤炭行业标准》,对重塑土进行-10℃下人工冻土的单轴抗压强度试验和三轴剪切试验,得出人工冻土物理力学指标,应用于西安市区人工冻结帷幕设计。其次,介绍了人工冻结法的原理及其优缺点,冻土变形的原因分析并对冻结壁厚度和冻结壁平均温度进行理论研究,用随机介质理论解释了冻土的地表变形,之后对冻结方案进行了设计,根据理论计算对实际工程水平联络通道冻结壁厚度和平均温度进行计算。最后,对盐水去回路温度、卸压孔压力、测温孔温度以及地表沉降进行监测,并和设计值进行比较以保证施工的安全可靠性。
何牧阳[10]（2019）在《人工水平冻结法在地铁施工中的技术研究》文中研究说明滨海地区地铁开挖层多在富含高水量的粉质黏土层,施工时多采用人工冻结法,但冻结施工过程中,容易产生冻胀现象,导致建筑物和地表破坏。针对上述问题,以广州地铁4号线东涌～庆胜站地铁隧道为工程背景,采用物理力学性质分析、数值模拟和现场监测的方法。运用FLAC3D进行数值模拟计算,对人工冻结法施工中冻结温度场随冻结时间的变化规律等进行研究,并对开挖方式提出了优化方案,分析优化方案的合理性。主要研究内容如下:（1）考虑冻结孔的实际布置位置、方向、导热系数和潜热系数等参数,建立有限元模型,模拟积极冻结期温度场的发展规律。（2）使用FLAc3D模拟积极冻结期土体冻胀变形。（3）在设计壁厚分别为1.75m、2.0m、2.25m的条件下,改变盐水的温度,模拟相应的地层温度场和冷冻壁的平均温度随时间的变化情况。（4）通过FLAC3D模拟开挖阶段周围土体变形情况。（5）将三维数值模拟结果与监测结果进行比较,并绘制时间温度曲线。通过研究,取得结果如下:（1）在冻结10d后零度等温线相遇,35d后形成冻结柱,50d后冻结壁满足设计强度。（2）离冻结管6.0m、10.0m、15.0m、17.5m（地表）的土体分别在冻结15d、20d、30d、40d受到较为明显的冻胀影响。（3）-25℃C时达到设计冻结壁需要42天,-30℃C时达到设计冻结壁需要30天,-35℃C时达到设计冻结壁需要21天。（4）开挖后地表沉降的最大值为15.82mm。（5）预测结果曲线在模拟结果曲线上方,且趋势基本相似,最大预测值为15.82mm,比实测结果大了0.97mm。由此,归纳如下结论:（1）整个积极冻结期的温度场的变化规律先缓慢发展。（2）整个积极冻结期土体冻胀发展规律先快后慢,通道拱顶处离冻结管越近,受冻结影响位移越大。（3）不同冷冻液温度使冻结壁达到设计强度的时间不同,且冷冻液负温度越高,冻结壁形成的时间就越短。（4）开挖后地表的主要变形特征是土体沉降。（5）将数值模拟结果和工程测量结果绘制成时间温度曲线,曲线拟合良好,数值模拟结果与工程结果接近。
二、冻结法在上海地铁支护工程中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、冻结法在上海地铁支护工程中的应用（论文提纲范文）
（1）超大直径盾构隧道与联络通道交叉部位管片力学行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 盾构隧道联络通道事故及险情案例分析 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 联络通道研究现状 |
| 1.3.2 隧道模型试验研究 |
| 1.3.3 管片力学行为研究 |
| 1.3.4 管片接头模型研究 |
| 1.4 工程概况 |
| 1.5 研究内容及技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 2 盾构隧道联络通道工程调研 |
| 2.1 国内外盾构隧道联络通道总体工程方案调研 |
| 2.2 联络通道设计与施工关键技术分析 |
| 2.2.1 联络通道施工工法 |
| 2.2.2 开洞形状及尺寸 |
| 2.2.3 地层加固方案 |
| 2.2.4 主洞管片衬砌类型 |
| 2.3 小结 |
| 3 Drucker-Prager模型理论及数值建模方案 |
| 3.1 有限元分析方法 |
| 3.1.1 ABAQUS简介 |
| 3.1.2 岩土本构模型——Drucker-Prager模型 |
| 3.2 盾构衬砌模拟 |
| 3.3 模型假定 |
| 3.4 模型尺寸设计 |
| 3.5 参数设定 |
| 3.5.1 地层参数 |
| 3.5.2 管片参数 |
| 3.5.3 弹簧参数 |
| 3.6 质量控制指标 |
| 4 盾构隧道施作联络通道管片力学行为数值分析 |
| 4.1 联络通道开口形状对主体结构受力及变形的影响 |
| 4.1.1 研究工况 |
| 4.1.2 结果分析 |
| 4.1.3 小结 |
| 4.2 地层加固对主体结构受力及变形的影响 |
| 4.2.1 研究工况 |
| 4.2.2 圆形开口地层加固结果分析 |
| 4.2.3 矩形开口地层加固结果分析 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 不同特殊衬砌环型式对主体结构受力及变形的影响 |
| 4.3.1 研究工况 |
| 4.3.2 圆形开口特殊衬砌环结果分析 |
| 4.3.3 矩形开口特殊衬砌环结果分析 |
| 4.3.4 小结 |
| 4.4 施工荷载对主体结构受力及变形的影响 |
| 4.4.1 圆形开口管片破除前施工荷载工况 |
| 4.4.2 圆形开口管片破除前结果分析 |
| 4.4.3 圆形开口管片破除后施工荷载工况 |
| 4.4.4 圆形开口管片破除后结果分析 |
| 4.4.5 冻胀力对主隧道结构影响分析 |
| 4.4.6 小结 |
| 5 联络通道开口形式影响的离心模型试验 |
| 5.1 土工离心模型试验 |
| 5.1.1 离心模型试验简介 |
| 5.1.2 离心模型试验原理 |
| 5.2 试验设备及模型装置 |
| 5.2.1 土工离心机 |
| 5.2.2 模型箱 |
| 5.3 材料选取与尺寸设定 |
| 5.3.1 土体 |
| 5.3.2 主隧道 |
| 5.3.3 联络通道 |
| 5.3.4 挡板 |
| 5.4 应力监测方案 |
| 5.5 试验流程 |
| 5.6 试验结果分析 |
| 5.7 小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）人工冻土水分迁移规律及下穿冻结对上覆结构作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和选题意义 |
| 1.2 国内外冻结下穿工程 |
| 1.2.1 国外冻结下穿工程 |
| 1.2.2 国内冻结下穿工程 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 冻结水分迁移机制研究 |
| 1.3.2 冻胀引发地层抬升与结构相互作用研究 |
| 1.3.3 冻胀计算应用Peck公式思路研究 |
| 1.3.4 存在的主要问题 |
| 1.4 主要研究内容和研究方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究目标 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 2 人工冻结水分迁移理论及试验研究 |
| 2.1 人工冻土水分迁移模型 |
| 2.1.1 达西定律引申至非饱和土 |
| 2.1.2 非饱和土中的土水势及迁移势 |
| 2.1.3 三维非饱和土的水分迁移方程 |
| 2.2 开放系统人工冻结水分迁移试验方案 |
| 2.2.1 土体补水装置的研制 |
| 2.2.2 土体试样制备 |
| 2.2.3 冻结温度选取 |
| 2.2.4 补水方式 |
| 2.2.5 上覆压力 |
| 2.2.6 传感器及采集仪 |
| 2.2.7 实验过程 |
| 2.2.8 粘土中的冰聚集现象 |
| 2.3 开放系统中影响水分迁移的显着性因素分析 |
| 2.3.1 正交试验分组 |
| 2.3.2 水分迁移影响因素定量分析 |
| 2.3.3 水分迁移试验分组汇总表 |
| 2.3.4 冻胀量与水分迁移的趋势关系 |
| 2.3.5 冻胀量与水分迁移速度的定性关系 |
| 2.4 单因素试验确定影响水分迁移量的显着性因素规律 |
| 2.4.1 上覆荷载对土体水分迁移量的影响 |
| 2.4.2 含水率对土体水分迁移量的影响 |
| 2.4.3 冻结温度变化对土体水分迁移量的影响 |
| 2.5 非饱和未冻土段水分增加量研究 |
| 2.5.1 冻结锋面发展及冻土长度 |
| 2.5.2 未冻土段含水率变化规律 |
| 2.6 水分迁移量与冻土体积增加率关系研究 |
| 2.6.1 水分迁移量Q与上覆荷载P和冻结温度T的定量关系 |
| 2.6.2 水分迁移量Q与上覆荷载P和含水率ω的定量关系 |
| 2.6.3 冻土体积增加量研究 |
| 2.6.4 冻结壁外锋面扩展研究 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 冻胀引发上覆地层抬升规律研究 |
| 3.1 基于随机介质理论的上覆地层抬升规律研究 |
| 3.2 基于文献数据的地表抬升规律研究 |
| 3.2.1 苏州地区冻结抬升数据 |
| 3.2.2 上海地区冻结抬升数据 |
| 3.2.3 常州地区冻结抬升数据 |
| 3.2.4 广州地区冻结抬升数据 |
| 3.2.5 深圳地区冻结抬升数据 |
| 3.2.6 数据汇总分析 |
| 3.3 基于工程实测的上覆地层抬升规律研究 |
| 3.3.1 工程概况 |
| 3.3.2 上覆地表及管线抬升数据 |
| 3.3.3 数据汇总分析 |
| 3.4 基于半封闭系统试验的上覆土层抬升规律研究 |
| 3.4.1 相似准则 |
| 3.4.2 试验概况 |
| 3.4.3 上覆地层抬升数据 |
| 3.4.4 数据汇总分析 |
| 3.4.5 半封闭系统体积增加量实验研究 |
| 3.5 冻胀引发上覆地层抬升变形研究 |
| 3.5.1 冻胀丘宽度随着深度的变化规律研究 |
| 3.5.2 冻胀丘宽度与冻结壁直径和埋深关系研究 |
| 3.5.3 不同深度和直径下的上部地层变形分析 |
| 3.5.4 不同深度地层的冻胀丘宽度计算公式 |
| 3.5.5 冻隆公式(反向Peck公式)推导 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 冻胀引发上覆结构变形研究 |
| 4.1 上覆结构抬升规律研究 |
| 4.1.1 结构在冻胀作用下的变形规律 |
| 4.1.2 矩形薄板在非均布荷载下的挠度 |
| 4.1.3 上覆结构的刚度选取研究 |
| 4.1.4 基于极限拉应变法的不同尺寸上覆结构变形规律研究 |
| 4.2 冻结下穿典型工程I-郑州冻结下穿工程 |
| 4.2.1 工程概况 |
| 4.2.2 捷运通道监测点布置 |
| 4.2.3 捷运通道变形监测数据 |
| 4.2.4 冻结壁外锋面扩展系数A |
| 4.2.5 地层水分迁移速度测定 |
| 4.2.6 上覆土体变形换算结构变形 |
| 4.3 冻结下穿典型工程II-上海国权路冻结下穿工程 |
| 4.3.1 工程概况 |
| 4.3.2 上覆变形对结构抬升计算 |
| 4.3.3 上覆结构抬升曲线预测的刚度修正法反算上覆变形 |
| 4.3.4 存在上覆结构的相似模拟试验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 上海国权路相似模拟试验 |
| 1.1 试验土箱设计 |
| 1.2 试验压板设计 |
| 1.3 试验土体含水率配置 |
| 1.4 试验各模型位置 |
| 1.5 冻土开挖 |
| 附录2 高斯分布 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）城市轨道交通联络通道冻结壁厚度优选方法及工程应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 选题背景及研究意义 |
| 1.3 本文章节构成 |
| 2 文献综述与研究内容 |
| 2.1 人工地层冻结法概述 |
| 2.1.1 人工地层冻结法的基本原理 |
| 2.1.2 人工地层冻结法的特点及适用情况 |
| 2.1.3 人工地层冻结法的起源及发展历程 |
| 2.1.4 人工地层冻结法在土木工程领域的应用 |
| 2.2 冻结壁厚度设计方法研究现状 |
| 2.2.1 矿山立井竖直冻结壁设计方法 |
| 2.2.2 城市轨道交通水平冻结壁设计方法 |
| 2.3 冻结法施工地表冻胀和融沉变形研究现状 |
| 2.3.1 土体冻胀变形机理研究 |
| 2.3.2 土体融沉变形机理研究 |
| 2.3.3 冻胀和融沉变形预测研究 |
| 2.4 目前研究存在的问题 |
| 2.5 本文研究内容及技术路线 |
| 2.5.1 研究内容 |
| 2.5.2 技术路线 |
| 3 依托工程背景 |
| 3.1 工程概况 |
| 3.2 工程地质条件 |
| 3.2.1 地层岩性特征 |
| 3.2.2 不良地质情况 |
| 3.2.3 特殊岩土分布 |
| 3.3 水文地质条件 |
| 3.3.1 地表水 |
| 3.3.2 地下水 |
| 3.3.3 补给条件 |
| 3.4 周边环境及气候 |
| 3.5 冻结加固方案 |
| 3.5.1 冻结壁设计 |
| 3.5.2 冻结孔布置 |
| 3.5.3 测温孔布置 |
| 3.5.4 泄压孔布置 |
| 3.5.5 其他施工设计参数 |
| 3.6 施工效果评价 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 黏土地层联络通道冻结壁厚度初选方法研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 黏土地层剪切破坏理论概述 |
| 4.2.1 深埋直墙拱形隧道破裂区理论模型 |
| 4.2.2 深埋直墙拱形隧道支护压力理论解 |
| 4.2.3 理论差异分析 |
| 4.2.4 适用性说明 |
| 4.3 基于黏土地层剪切破坏理论直墙拱形冻结壁厚度初选 |
| 4.3.1 冻结壁支护压力确定 |
| 4.3.2 冻结壁结构内力分析 |
| 4.3.3 冻结壁设计厚度初选 |
| 4.4 模型计算及合理性验证 |
| 4.4.1 工程实例计算 |
| 4.4.2 围岩破坏模式验证 |
| 4.4.3 冻结壁支护压力验证 |
| 4.4.4 冻结壁初选方案验证 |
| 4.5 比较与分析 |
| 4.5.1 与传统设计方法计算结果比较 |
| 4.5.2 不同地层黏聚力计算结果比较 |
| 4.5.3 不同埋置深度计算结果比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 富水地层联络通道冻结壁力学响应及厚度比选方法研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 基于流固耦合理论冻结壁力学响应数值模拟研究 |
| 5.2.1 数值计算模型构建 |
| 5.2.2 边界及初始条件生成 |
| 5.2.3 材料模型及参数选取 |
| 5.2.4 模拟流程说明 |
| 5.2.5 计算结果分析 |
| 5.3 富水地层联络通道冻结壁厚度比选方法研究 |
| 5.3.1 冻结壁力学响应分析 |
| 5.3.2 冻结壁变形规律分析 |
| 5.3.3 冻结壁破坏趋势分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 冻结法施工全过程地表冻胀融沉变形预测方法研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 原状土及人工冻土物理力学性能试验研究 |
| 6.2.1 试验目的及内容 |
| 6.2.2 试样采集及制备 |
| 6.2.3 试验方法及结果 |
| 6.3 基于室内试验与数值计算的地表冻胀融沉变形预测方法 |
| 6.3.1 数值模型构建 |
| 6.3.2 模型参数确定 |
| 6.3.3 计算流程说明 |
| 6.3.4 预测结果验证 |
| 6.4 地表冻胀融沉变形影响因素研究 |
| 6.4.1 冻结壁厚度的影响 |
| 6.4.2 土体冻结温度的影响 |
| 6.4.3 冻融土特性的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 城市轨道交通联络通道冻结壁厚度设计流程研究 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 直墙拱形冻结壁厚度确定的完整设计流程构建 |
| 7.2.1 地层压力计算 |
| 7.2.2 支护压力确定 |
| 7.2.3 设计控制层选取 |
| 7.2.4 冻结壁平均温度 |
| 7.2.5 原状土及冻土材料参数 |
| 7.2.6 冻结壁厚度初选 |
| 7.2.7 初选厚度验算与方案比选 |
| 7.2.8 地表冻胀融沉变形预测与验算 |
| 7.2.9 冻结壁厚度的优化选定 |
| 7.3 工程实例应用与现场监测研究 |
| 7.3.1 工程概况 |
| 7.3.2 地层分布 |
| 7.3.3 冻结壁厚度优选 |
| 7.3.4 监测内容与方案 |
| 7.3.5 监测结果与分析 |
| 7.3.6 总体施工效果评价 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）基于冻土正交各向异性变形的地铁隧道冻结期地层三维冻胀规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstrat |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 人工冻结法概述 |
| 1.2.1 人工冻结法基本原理 |
| 1.2.2 人工冻结法特点及适用条件 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 冻结法在工程中的应用 |
| 1.3.2 冻融土物理力学特性研究现状 |
| 1.3.3 冻结法模型试验研究现状 |
| 1.3.4 地铁隧道冻结温度场研究现状 |
| 1.3.5 地铁隧道冻胀融沉研究现状 |
| 1.3.6 现存的主要问题 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 冻结法有关基础理论 |
| 2.1 冻土的热物理性质 |
| 2.2 土体的传热 |
| 2.2.1 热量的传递方式 |
| 2.2.2 冻结法有关导热的基本概念 |
| 2.2.3 温度梯度与冻结法关系 |
| 3 隧道联络通道冻结施工概况 |
| 3.1 工程概况 |
| 3.2 联络通道冻结方案设计 |
| 4 隧道联络通道三维冻结温度场数值分析 |
| 4.1 联络通道温度场数学模型 |
| 4.1.1 温度场控制微分方程 |
| 4.1.2 温度场初始和边界条件 |
| 4.2 冻结温度场有限元计算理论 |
| 4.3 数值计算结果及分析 |
| 4.3.1 联络通道数值计算模型 |
| 4.3.2 初始及边界条件 |
| 4.3.3 计算结果及其分析 |
| 4.4 与现场实测结果的比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 隧道联络通道三维冻胀位移场数值分析 |
| 5.1 冻土的正交各向异性变形特征 |
| 5.2 冻胀热力耦合数学模型 |
| 5.3 ABAQUS用户子程序编写 |
| 5.3.1 ABAQUS简介 |
| 5.3.2 土体冻胀变形用户子程序编制 |
| 5.4 顺序耦合 |
| 5.5 计算结果及分析 |
| 5.5.1 冻胀位移云图分析 |
| 5.5.2 不同地层深度冻胀数据分析 |
| 5.5.3 正交各向异性变形影响分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（5）地铁隧道水平冻结施工期渗流地层冻胀规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 人工地层冻结法概述 |
| 1.1.1 人工地层冻结法原理 |
| 1.1.2 人工地层冻结法特点 |
| 1.2 地铁隧道冻结法施工概述 |
| 1.3 渗流地层冻结国内外研究现状 |
| 1.3.1 数值模拟 |
| 1.3.2 模型实验 |
| 1.3.3 现场实测 |
| 1.4 研究目的和意义 |
| 1.5 研究方法和内容 |
| 2 冻结温度场和渗流场耦合数学模型 |
| 2.1 冻土形成过程及其性质 |
| 2.2 冻土的相关物理参数 |
| 2.2.1 等效热容 |
| 2.2.2 等效导热系数 |
| 2.2.3 等效渗透系数 |
| 2.3 冻结温度场数学模型 |
| 2.3.1 导热微分方程 |
| 2.3.2 渗流作用下冻结温度场数学模型 |
| 2.4 冻土渗流场数学模型 |
| 2.4.1 冻土水分迁移微分方程 |
| 2.4.2 冻结温度场影响下渗流场数学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 地铁隧道冻结期渗流地层温度场分布规律研究 |
| 3.1 Comsol Mutiphysics软件简介 |
| 3.2 有限元计算模型建立 |
| 3.3 初始和边界条件 |
| 3.3.1 渗流场边界条件和初始条件 |
| 3.3.2 温度场边界条件和初始条件 |
| 3.4 渗流地层冻结温度场分布规律研究 |
| 3.4.1 地下水渗流速度对冻结温度场的影响 |
| 3.4.2 冻结管间距对冻结温度场的影响 |
| 3.4.3 冻结管直径对冻结温度场的影响 |
| 3.4.4 冻结管管壁温度对冻结温度场的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 地铁隧道冻结期渗流地层冻胀分布规律研究 |
| 4.1 冻土的正交各向异性冻胀变形 |
| 4.2 Abaqus软件概述 |
| 4.2.1 Abaqus软件简介 |
| 4.2.2 温度-位移顺序耦合分析方法 |
| 4.2.3 冻土冻胀变形用户子程序 |
| 4.3 Comsol与Abaqus软件的对接 |
| 4.4 渗流地层冻胀分布规律研究 |
| 4.4.1 地下水渗流速度对地层冻胀位移的影响 |
| 4.4.2 隧道埋深对地层冻胀位移的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 研究内容及结论 |
| 5.2 后续工作及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）淤泥质土层中穿越隧道冻结冻胀规律试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻胀抑制机理研究 |
| 1.2.2 模型试验研究 |
| 1.2.3 数值模拟研究 |
| 1.2.4 工程实测研究 |
| 1.2.5 小结 |
| 1.3 研究目标与内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 冻土力学特征及冻胀特征试验研究 |
| 2.1 试验内容 |
| 2.2 土样物理参数试验 |
| 2.2.1 热物理参数 |
| 2.2.2 基本物理参数 |
| 2.3 力学强度特征试验 |
| 2.3.1 单轴抗压强度 |
| 2.3.2 三轴剪切强度 |
| 2.3.3 抗折强度 |
| 2.4 土样冻胀特征试验 |
| 2.4.1 冻胀率 |
| 2.4.2 冻胀力 |
| 2.5 本章小结 |
| 3隧道冻结冻胀效应模型实验 |
| 3.1 相似准则与相似缩比 |
| 3.1.1 相似准则 |
| 3.1.2 相似缩比 |
| 3.2 模型系统 |
| 3.2.1 土体系统 |
| 3.2.2 加载系统 |
| 3.2.3 冻结系统 |
| 3.3 监测系统 |
| 3.3.1 温度测试系统 |
| 3.3.2 位移测试系统 |
| 3.3.3 冻胀力测试系统 |
| 3.4 实验方案 |
| 3.5 试验结果分析 |
| 3.5.1 双线隧道同时冻结对车站冻胀影响 |
| 3.5.2 调整冻结盐水温度对车站冻胀影响 |
| 3.5.3 三角区卸压对车站冻胀影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 隧道冻结冻胀效应数值分析 |
| 4.1 有限元法及ANSYS软件简介 |
| 4.1.1 有限元法及其基本思想 |
| 4.1.2 ANSYS数值分析软件 |
| 4.2 双线隧道冻结水热力耦合理论 |
| 4.2.1 温度场分析 |
| 4.2.2 应力场分析 |
| 4.3 数值计算模型 |
| 4.3.1 基本假设 |
| 4.3.2 几何模型 |
| 4.3.3 初始条件和边界条件 |
| 4.3.4 数值分析参数 |
| 4.4 结果分析 |
| 4.4.1 温度场计算结果分析 |
| 4.4.2 应力场计算结果分析 |
| 4.5 控制措施作用效果分析 |
| 4.5.1 泄压 |
| 4.5.2 错峰冻结 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 施工监测结果分析 |
| 5.1 工程背景 |
| 5.1.1 工程简介 |
| 5.1.2 水平冻结设计 |
| 5.2 冻结-结构智能监测系统 |
| 5.2.1 冻结监测系统 |
| 5.2.2 车站变形监测系统 |
| 5.3 冻胀控制措施 |
| 5.4 结果对比分析 |
| 5.4.1 温度变化对比分析 |
| 5.4.2 车站竖向变形对比分析 |
| 5.5 冻胀控制措施应用效果分析 |
| 5.5.1 调整冻结盐水温度 |
| 5.5.2 调整双线冻结模式 |
| 5.5.3 取土卸压 |
| 5.5.4 冻结壁边界温控 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）浅埋隧道回填土层变形规律及管幕选型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 浅埋隧道地层变形规律及管幕工法研究现状 |
| 1.2.1 浅埋隧道地层变形规律及围岩稳定性研究现状 |
| 1.2.2 管幕工法研究现状 |
| 1.2.3 管幕支护下隧道开挖引起的土体变形研究现状 |
| 1.2.4 管幕设计参数研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容和创新点 |
| 1.3.1 本文研究内容和技术线路 |
| 1.3.2 本文创新点 |
| 第二章 回填土地层浅埋隧道开挖地层变形规律与围岩稳定性研究 |
| 2.1 回填土地层围岩变形及地表沉降分析 |
| 2.1.1 回填土地层隧道围岩变形的影响因素分析 |
| 2.1.2 回填土地层隧道围岩变形预测 |
| 2.1.3 回填土地层隧道围岩变形控制 |
| 2.1.4 回填土地层隧道地表沉降规律 |
| 2.1.5 回填土地层隧道地表沉降预测 |
| 2.2 浅埋隧道开挖围岩变形规律 |
| 2.2.1 浅埋隧道围岩变形特征 |
| 2.2.2 掌子面前方变形与稳定性分析 |
| 2.2.3 掌子面后方变形与稳定性分析 |
| 2.2.4 掌子面的变形与稳定性分析 |
| 2.2.5 浅埋隧道开挖掌子面稳定性计算 |
| 2.3 管幕支护下浅埋隧道开挖围岩变形及地层沉降规律 |
| 2.3.1 基于管幕支护下的掌子面稳定性研究 |
| 2.3.2 基于管幕支护下的管间土体稳定性研究 |
| 2.3.3 基于管幕支护下的地表沉降规律研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 管幕支护机理及管幕选型公式推导研究 |
| 3.1 管幕支护概述 |
| 3.1.1 管幕特点及用途 |
| 3.1.2 管幕支护机理 |
| 3.1.3 管幕施工 |
| 3.2 管幕设计参数的影响因素研究 |
| 3.2.1 围岩级别 |
| 3.2.2 隧道断面尺寸 |
| 3.2.3 埋深 |
| 3.2.4 隧道断面形状 |
| 3.2.5 地下水 |
| 3.2.6 开挖方法 |
| 3.2.7 开挖循环进尺和步距 |
| 3.2.8 下穿隧道段长度 |
| 3.3 基于弹性地基梁模型和遗传算法的管幕设计参数研究 |
| 3.3.1 管幕计算理论概述 |
| 3.3.2 浅埋隧道回填土地层管幕受力计算 |
| 3.3.3 基于Pasternak双参数地基模型的管幕弹性地基梁分析 |
| 3.3.4 浅埋隧道回填土地层管幕弹性地基梁求解 |
| 3.3.5 基于遗传算法的管幕直径计算 |
| 3.3.6 浅埋回填土隧道管幕间距计算 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 回填土地层浅埋隧道埋深对管幕设计参数的影响研究 |
| 4.1 隧道埋深对管幕选型影响研究模拟方案 |
| 4.1.1 管幕支护与普通衬砌支护对比研究 |
| 4.1.2 埋深对管幕直径选型影响 |
| 4.1.3 埋深对管幕间距选型影响 |
| 4.2 模型建立 |
| 4.2.1 整体模型介绍 |
| 4.2.2 分析对象确定 |
| 4.2.3 材料本构模型 |
| 4.2.4 材料参数选取 |
| 4.2.5 单元选择 |
| 4.3 计算结果与分析 |
| 4.3.1 管幕支护与普通衬砌支护结果分析 |
| 4.3.2 基于管幕挠度研究埋深对管幕直径选型的影响 |
| 4.3.3 基于管幕挠度研究埋深对管幕间距选型的影响 |
| 4.3.4 基于地表沉降研究埋深对管幕直径选型的影响 |
| 4.3.5 基于地表沉降研究埋深对管幕间距选型的影响 |
| 4.3.6 基于拱顶沉降研究埋深对管幕直径选型的影响 |
| 4.3.7 基于拱顶沉降研究埋深对管幕间距选型的影响 |
| 4.3.8 基于理论分析和数值模拟的对比研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 回填土地层浅埋隧道断面尺寸对管幕设计参数的影响研究 |
| 5.1 模型建立 |
| 5.1.1 整体模型介绍 |
| 5.1.2 材料参数选取 |
| 5.1.3 单元选择 |
| 5.2 隧道断面尺寸对管幕选型影响研究模拟方案 |
| 5.2.1 跨度对管幕直径选型影响 |
| 5.2.2 跨度对管幕间距选型影响 |
| 5.3 计算结果与分析 |
| 5.3.1 基于钢管挠度研究跨度对管幕直径选型影响 |
| 5.3.2 基于钢管挠度研究跨度对管幕间距选型影响 |
| 5.3.3 基于地表沉降研究跨度对管幕直径选型影响 |
| 5.3.4 基于地表沉降研究跨度对管幕间距选型影响 |
| 5.3.5 基于拱顶沉降研究跨度对管幕直径选型影响 |
| 5.3.6 基于拱顶沉降研究跨度对管幕间距选型影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 工程实例 |
| 6.1 管幕支护工程概况 |
| 6.1.1 工程概况 |
| 6.1.2 管幕施工参数 |
| 6.1.3 隧道暗挖施工方法 |
| 6.2 猫垭口隧道管幕支护工程三维有限元分析 |
| 6.2.1 猫垭口隧道三维有限元分析模型介绍 |
| 6.2.2 参数选择 |
| 6.2.3 结果分析 |
| 6.3 浅埋暗挖施工地表沉降现场监测及结果分析 |
| 6.3.1 全自动监测方案 |
| 6.3.2 量测方法及要求 |
| 6.3.3 监测结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间发表的论文和取得的学术成果 |
（8）杭州地铁5号线常-五区间联络通道冻结法应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究的现状及发展趋势 |
| 1.2.1 冻土物理力学性质研究的现状 |
| 1.2.2 土体冻胀融沉规律研究的现状 |
| 1.2.3 地铁隧道冻结法施工研究现状 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 2 杭州5号线联络通道工程概况 |
| 2.1 地铁5号线整体概况 |
| 2.2 场地位置及周边环境 |
| 2.3 工程地质与水文地质 |
| 2.3.1 岩土工程特征 |
| 2.3.2 地下水作用及控制 |
| 2.3.3 水文地质条件对地铁工程的影响评价 |
| 2.4 施工中应注意的问题 |
| 3 冻结参数设计 |
| 3.1 联络通道结构 |
| 3.2 地层冻结施工方案有关参数设计 |
| 3.2.1 冻结壁强度计算 |
| 3.2.2 制冷量计算 |
| 3.3 冻结孔施工参数 |
| 3.4 采用冻结设备参数 |
| 4 冻结法施工技术 |
| 4.1 联络通道施工方案 |
| 4.2 冻结法施工流程 |
| 4.3 冻结施工准备 |
| 4.4 冻结孔施工 |
| 4.4.1 冻结孔施工准备 |
| 4.4.2 各种管材规格 |
| 4.4.3 冻结孔质量要求 |
| 4.4.4 冻结孔开孔 |
| 4.4.5 冻结管夯进、钻进与冻结器安装 |
| 4.5 冻结制冷系统安装 |
| 4.5.1 冻结制冷设备选型与管路设计 |
| 4.5.2 冻结站制冷设备安装 |
| 4.5.3 管路连接、保温与测试仪表安装 |
| 4.6 积极冻结与维护冻结 |
| 4.6.1 积极冻结 |
| 4.6.2 开挖条件判定 |
| 4.6.3 维护冻结 |
| 4.6.4 停止冻结 |
| 4.7 开挖与构筑施工 |
| 4.7.1 开挖构筑准备 |
| 4.7.2 土方开挖 |
| 4.7.3 临时支护 |
| 4.7.4 防水层施工 |
| 4.8 施工控制技术措施 |
| 4.8.1 冻胀控制措施 |
| 4.8.2 融沉控制措施 |
| 4.8.3 保障冻土帷幕质量的技术措施 |
| 4.8.4 开挖和构筑技术措施 |
| 5 施工期间监控量测 |
| 5.1 施工监测 |
| 5.1.1 冻结系统监测 |
| 5.1.2 冻土帷幕监测 |
| 5.2 冻结盐水监测结果 |
| 5.3 冻结效果分析 |
| 5.3.1 冻结帷幕厚度 |
| 5.3.2 冻结壁平均温度的确定 |
| 5.3.3 卸压孔监测记录情况 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）人工冻结法施工地铁联络通道冻结设计及实测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 人工冻结法的研究现状 |
| 1.2.2 人工冻结帷幕厚度设计的研究现状 |
| 1.2.3 冻结法实测研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 人工冻土试验 |
| 2.1 工程地质概况 |
| 2.2 人工冻土强度试验 |
| 2.2.1 试验目的及其内容 |
| 2.2.2 单轴抗压强度试验 |
| 2.3 三轴剪切试验 |
| 2.3.1 试验设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 地铁联络通道冻结壁设计计算理论 |
| 3.1 人工冻结法原理 |
| 3.2 人工冻结法的优缺点 |
| 3.3 冻结壁参数设计计算 |
| 3.3.1 冻结壁的形成与解冻 |
| 3.3.2 冻结壁厚度与平均温度设计 |
| 3.3.3 冻结壁形成有效厚度计算 |
| 3.3.4 冻结壁形成平均温度计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 地铁联络通道冻结设计及地表变形分析 |
| 4.1 冻结法施工对地层性质的影响 |
| 4.1.1 冻胀基本理论 |
| 4.1.2 冻胀率的计算 |
| 4.1.3 不同因素对岩土体冻胀特性的影响 |
| 4.1.4 土体融沉的基本规律 |
| 4.1.5 不同因素对岩土体融沉特性的影响 |
| 4.2 土体冻结导致地表变形分析 |
| 4.2.1 工程概况 |
| 4.2.2 随机介质理论在地表变形计算中的应用 |
| 4.3 冻结方案设计 |
| 4.3.1 人工地层土压力计算 |
| 4.3.2 冻结壁厚度设计 |
| 4.3.3 冻结管设计 |
| 4.3.4 冻结壁变形验算 |
| 4.4 西安地铁联络通道人工冻结地层冻结壁厚度计算 |
| 4.4.1 地铁联络通道冻结壁厚度计算 |
| 4.4.2 背景工程联络通道冻结壁厚度计算 |
| 4.4.3 冻结法施工的地表变形计算 |
| 4.4.4 理论计算结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 冻结壁温度场及开挖变形实测研究 |
| 5.1 冻结帷幕监测 |
| 5.1.1 盐水温度 |
| 5.1.2 卸压孔压力 |
| 5.1.3 测温孔温度 |
| 5.2 地表沉降监测 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）人工水平冻结法在地铁施工中的技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 人工冻结法的应用及研究现状 |
| 1.2.1 人工冻结法在地铁隧道工程中的应用 |
| 1.2.2 冻融土物理力学性质研究现状 |
| 1.2.3 冻结壁及温度场研究现状 |
| 1.2.4 地铁隧道冻结法施工研究现状 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 冻结帷幕温度场的基本理论 |
| 2.1 冻土的物理性质 |
| 2.1.1 相变特性 |
| 2.1.2 物理特性 |
| 2.2 冻土的力学性质 |
| 2.2.1 冻土的抗压强度 |
| 2.2.2 冻土的抗拉强度 |
| 2.2.3 冻土的抗剪强度 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 人工冻结法的工程应用 |
| 3.1 热力学分析 |
| 3.2 施工现场案例 |
| 3.2.1 工程背景 |
| 3.2.2 施工方案设计 |
| 3.2.3 计算区域确定 |
| 3.2.4 冻结温度场的数学模型 |
| 3.3 计算区域与计算参数确定 |
| 3.3.1 本构模型的选择 |
| 3.3.2 冻结壁计算参数 |
| 3.3.3 土层力学参数 |
| 3.3.4 荷载及边界条件 |
| 3.4 温度场及位移场数值模拟 |
| 3.4.1 建立模型 |
| 3.4.2 温度场数值模拟 |
| 3.4.3 位移场冻胀数值模拟 |
| 3.5 冷冻液温度和冻结壁厚度对冻结法施工的影响 |
| 3.5.1 冷冻液为-25℃时的冻结效果 |
| 3.5.2 冷冻液为-30℃时的冻结效果 |
| 3.5.3 冷冻液为-35℃时的冻结效果 |
| 3.5.4 不同温度的冷冻液冻结效果对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 水平冻结法隧道开挖过程变形分析 |
| 4.1 工程开挖背景 |
| 4.1.1 隧道冻结暗挖施工方案 |
| 4.1.2 土层力学参数 |
| 4.2 围岩应力场分析 |
| 4.2.1 最大主应力分析 |
| 4.2.2 剪应力分析 |
| 4.3 位移场分析 |
| 4.4 支撑内力分析 |
| 4.4.1 剪力 |
| 4.4.2 弯矩 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 实测结果对比分析 |
| 5.1 人工冻结冻胀施工实测 |
| 5.1.1 地表沉降监测 |
| 5.1.2 冻结温度的监测 |
| 5.2 结果对比分析 |
| 5.2.1 位移场对比分析 |
| 5.2.2 温度场对比分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、冻结法在上海地铁支护工程中的应用（论文参考文献）
- [1]超大直径盾构隧道与联络通道交叉部位管片力学行为研究[D]. 曹宇陶. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]人工冻土水分迁移规律及下穿冻结对上覆结构作用研究[D]. 王磊. 煤炭科学研究总院, 2021
- [3]城市轨道交通联络通道冻结壁厚度优选方法及工程应用研究[D]. 郑立夫. 北京科技大学, 2021(08)
- [4]基于冻土正交各向异性变形的地铁隧道冻结期地层三维冻胀规律研究[D]. 李鹏飞. 安徽理工大学, 2020(04)
- [5]地铁隧道水平冻结施工期渗流地层冻胀规律研究[D]. 刘政. 安徽理工大学, 2020(03)
- [6]淤泥质土层中穿越隧道冻结冻胀规律试验研究[D]. 方亮文. 煤炭科学研究总院, 2020(11)
- [7]浅埋隧道回填土层变形规律及管幕选型研究[D]. 王博. 重庆交通大学, 2020(01)
- [8]杭州地铁5号线常-五区间联络通道冻结法应用研究[D]. 丁忠凯. 安徽理工大学, 2019(01)
- [9]人工冻结法施工地铁联络通道冻结设计及实测研究[D]. 尚骁林. 西安科技大学, 2019(01)
- [10]人工水平冻结法在地铁施工中的技术研究[D]. 何牧阳. 西安科技大学, 2019(01)