基于隨機(jī)介質(zhì)理論的隧道凍結(jié)期地層三維凍脹預(yù)測(cè)模型.pdf

1、人工地層凍結(jié)法是一種特殊的地層加固技術(shù)，其在地鐵隧道工程施工中受到了廣泛應(yīng)用。在地鐵隧道凍結(jié)法施工中，若凍結(jié)設(shè)計(jì)不合理或施工不當(dāng)，會(huì)使得地層產(chǎn)生較大的凍脹變形，進(jìn)而導(dǎo)致地下管線和地表建筑物損壞，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在隧道凍結(jié)期，應(yīng)采取合理的數(shù)學(xué)模型來預(yù)測(cè)凍結(jié)所引起的地層凍脹變形。
　　本文以理論分析、案例分析驗(yàn)證為手段，結(jié)合現(xiàn)有凍脹預(yù)測(cè)模型，對(duì)隧道凍結(jié)期地層三維凍脹預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了研究，深入分析了隧道凍結(jié)施工引起地表三維凍脹變

2、形分布規(guī)律，并將所建立的三維凍脹預(yù)測(cè)模型應(yīng)用于實(shí)際凍結(jié)法施工工程中。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)基于現(xiàn)有的隧道凍結(jié)期地層二維凍脹歷時(shí)預(yù)測(cè)模型，考慮土體的凍結(jié)溫度，并將凍結(jié)管管壁溫度視為恒定，采用單管凍結(jié)理論和平板凍結(jié)理論，分別研究?jī)鼋Y(jié)壁交圈前和交圈后的凍結(jié)鋒面解析解，根據(jù)凍土凍脹率公式，采用隨機(jī)介質(zhì)理論，考慮凍結(jié)壁的形成過程，建立了隧道凍結(jié)期地層二維凍脹改進(jìn)預(yù)測(cè)模型。
　　(2)基于改進(jìn)的隧道凍結(jié)期地層二維凍脹歷時(shí)預(yù)

3、測(cè)模型，考慮到隧道實(shí)際施工中凍結(jié)管群的傾斜放射狀布置特征，凍結(jié)壁交圈前溫度場(chǎng)采用單管凍結(jié)理論計(jì)算，凍結(jié)壁交圈后溫度場(chǎng)采用平板凍結(jié)理論計(jì)算，根據(jù)凍土凍脹率公式，采用隨機(jī)介質(zhì)理論，考慮凍結(jié)壁的形成過程，建立了隧道凍結(jié)期地層三維凍脹變形歷時(shí)預(yù)測(cè)模型。
　　(3)以北京某地鐵隧道區(qū)間凍結(jié)施工為案例，將所提出的隧道凍結(jié)期地層三維凍脹預(yù)測(cè)模型應(yīng)用該實(shí)際凍結(jié)工程中，采用Maple數(shù)學(xué)軟件編制預(yù)測(cè)模型的計(jì)算程序，對(duì)地表三維凍脹變形分布規(guī)律進(jìn)行了計(jì)