上海軟土凍結(jié)加固凍脹防治技術(shù)的模擬試驗(yàn)研究

1、上海軟土凍結(jié)加固凍脹防治技術(shù)的模擬試驗(yàn)研究                        摘要:結(jié)合上海地鐵建設(shè)工程實(shí)際,采用模擬試驗(yàn)的方法,分別對預(yù)留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法抑制凍脹的機(jī)理、防治凍脹的效果以及影響凍脹的相關(guān)因素進(jìn)行綜合分析和試驗(yàn)研究,從而為上海軟土凍結(jié)加固凍脹的防治提供了理論依據(jù)和有關(guān)的參考數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞:凍脹;防治技術(shù);模擬試驗(yàn) &

2、#160;     眾所周知,土層的人工凍結(jié)過程,伴有明顯的凍脹現(xiàn)象。對于煤礦井筒或其它一些野外凍結(jié)工程,凍結(jié)對周圍土體的影響不甚重要。但在城市中施工則不同,地鐵車站、隧道等一般都位于繁華地段。由于凍脹作用,勢必對周圍土體在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生影響,危及建筑物和管線的安全。      目前,國內(nèi)許多學(xué)者對凍結(jié)過程中凍脹的產(chǎn)生機(jī)理做了許多研究1,但對城市軟土凍結(jié)工程凍脹防治技術(shù)的研究卻少見。為了填補(bǔ)這一空白,本文結(jié)合上海地鐵建設(shè)工程實(shí)際,采用模擬試驗(yàn)的方法,分別對預(yù)留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法抑制凍脹的機(jī)理、防治效果

3、及其影響因素進(jìn)行綜合分析研究,為軟土凍結(jié)加固凍脹的防治提供了理論依據(jù)和有關(guān)的參考數(shù)據(jù)。1 原型工程簡介      原型工程為上海市地鐵一號線上體館車站與明珠線二期上體場車站的換乘站“”型水平凍結(jié)施工。該換乘站結(jié)構(gòu)由并列的上行線隧道、換乘通道和下行線隧道三部分組成,橫截面尺寸高約5.8,寬21.45。換乘長度21.7。換乘頂板標(biāo)高-10.08,底板底標(biāo)高為-15.82。換乘段之頂板即是一號線上體館站的底板,其上方地面為立交橋。該區(qū)的地質(zhì)狀況大致為:換乘段開挖的土層為2層砂質(zhì)粘土夾粉質(zhì)砂土,含水量32.2%,滲透系數(shù)大,屬于強(qiáng)凍脹土層,層厚約4.8

4、2。該土層的上方為厚約9.37的1的灰色淤泥質(zhì)粘土,下方為1-1粘土厚約4.32,均屬于強(qiáng)凍脹土層,其凍結(jié)過程中將伴隨有較大的凍脹力和凍脹變形。為了防止凍脹使一號線地鐵車站底板產(chǎn)生較大的變形,必須嚴(yán)格做好凍脹的防治工作。為此,對凍脹防治技術(shù)的模擬試驗(yàn)研究就顯得尤為必要。2凍脹防治技術(shù)的模擬試驗(yàn)2.1 ?；O(shè)計(jì)      以溫度場相似為基礎(chǔ)的凍結(jié)模擬試驗(yàn)諸多影響因素中,長度、時(shí)間、溫度、熱量和質(zhì)量等為基本物理量,其它為導(dǎo)出量。根據(jù)函數(shù)式和項(xiàng)式,可得到幾個(gè)主要相似準(zhǔn)則2: 幾何縮比:均等于1,所以=1,即模型各點(diǎn)與原模型各點(diǎn)相應(yīng)溫度值相等。

5、0;                        3 結(jié)語      (1)從模擬的結(jié)果來看,在實(shí)際凍結(jié)施工中采用預(yù)留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法能夠有效的控制凍脹的發(fā)展,起到保護(hù)一號線車站底板的目的。      (2)全拔除預(yù)留管的凍脹量和部分拔除預(yù)留管的凍脹量較未采取措施的凍脹量分別減少了64.4%和25.3%。預(yù)留管拔除的時(shí)間應(yīng)選在凍土交圈前后。      (3)熱鹽水循環(huán)不會(huì)降低凍土墻的強(qiáng)度。在循環(huán)時(shí)間和熱鹽水溫度相同的情況下,當(dāng)熱鹽水流量達(dá)到0.8283/時(shí),繼續(xù)增加鹽水流量對抑制凍脹影響不大。 參考文獻(xiàn):1徐學(xué)祖,何平,張建明.土體凍結(jié)和凍脹研究的新進(jìn)展.冰川凍土,1997,19(3):