为了更加精准地开展人工冻结法设计,以存在冻结管的冻土试件为研究对象,利用冻结管-冻土接触面强度试验数据为条件,建立数值计算模型,对不同工况下的冻土试块的应力分布及其服役性能进行研究。研究结果表明:在所有计算中冻结管-冻土接触面未发生破坏,且冻结管的存在会有效降低冻土试块的最大拉应力;在计算中单冻结管试件最大拉应力比无冻结管试件降低1 1%,双冻结管试件最大拉应力比无冻结管试件降低17%。冻结管对于抗拉性能的提升主要受其布置位置影响,冻结管规格对强化效果的影响相对较小,在设计中可以忽略。最终根据研究结果提出了同时考虑冻土帷幕厚度、平均温度及其内部冻结管布置高度的设计思路。
以上海市某地铁隧道下穿既有车站工程为背景,针对冻结参数选取、冻结壁承载力计算方法、冻胀量计算等方面进行论述。冻结壁承载力计算采用了数值模拟和结构力学模型计算两种方法;冻胀量计算采用三维热固耦合计算模型,分别计算了温度场和冻胀引起的周围土体和上部车站结构变形。该工程设计参数得到了工程实践验证,对类似大体量冻结工程的设计和施工具有指导意义。
哈尔滨轨道交通2号线土建02标联络通道拟采用冻结法施工,为了进一步研究该标段埋深范围内地层人工冻土物理力学特性,对该标段联络通道埋深范围内的粉砂层取样进行了冻土物理力学性能试验。试验结果为该标段联络通道冻结法设计提供了基础,并有效降低了该地区联络通道冻结法设计造价。