由于东北等高纬度季节性冻土地区春融冬冻的特点，强风化围岩隧道衬砌经常发生渗漏、悬冰、开裂等问题，严重影响列车运行安全。依托某寒区隧道工程，运用理论分析和数值建模等手段，基于季节冻土区强风化围岩隧道衬砌受力模型，分析隧道在富水期和冻结期的轴力和弯矩。通过施加注浆加固圈的方式，建立了注浆加固隧道衬砌受力模型，分析注浆加固厚度关键参数对于衬砌受力的变化规律。研究发现，隧道围岩处于富水期时，弯矩使衬砌产生“倒桃形”变形。当隧道围岩处于冻结期时，弯矩引起衬砌的“类葫芦形”变形。此外，在注浆性能相同的情况下，圆形注浆比传统的马蹄形注浆加固更有利于折减衬砌外力和内力。
为了研究波纹钢结构在冻土地区对既有盖板涵的影响,通过对冻土地区既有盖板涵结构的病害调查、实地检测和数值模拟方法,分析了波纹钢加固盖板涵结构在正常状况和多种不利条件下的加固效果和受力状况。数值模拟的结果表明:波纹钢结构能显著改善盖板涵结构的内力和挠曲变形的程度;波纹钢结构在遭受腐蚀导致壁厚变小时,其加固性能随着壁厚的减小而缓慢降低;当原盖板涵结构失去承载力后,波纹钢结构仍能有效发挥原盖板涵结构的功能;在反复冻融情形下,波纹钢结构仍能发挥其加固效果,其加固后的涵洞顶面和垫层顶面的竖向相对变形均小于加固前的相对变形。
为治理季节冻土区路基冻害,减小冻融期间因水分迁移而引起的不均匀冻胀,提出一种黏土浆液注浆方法,通过数值计算并比较应用此种方法加固前后路基内部振动响应变化,结果表明此注浆法对于减小路基内部振动响应效果明显。
中国东北地区有着复杂的地质工程条件,需要同时处理地质学和冻土学问题。该文针对冻土地区公路的路基和路面结构容易发生形变的问题,根据不同路段的特点,提出并实施了道路下部结构和路基的具体施工方案。同时,延长个别公路区段检修周期的间隔时间,从整体上提高公路的运行可靠性。为了执行地质工程监测,利用相关设备获得道路下部土壤结构的应变状态和温度信息。两年监测结果表明:1号路段建议修建防水护堤,防止路基主体渗水;2号路段的损坏情况不大,热稳定剂发挥了重要作用;3号和4号路段的路基和下部结构得到了有效加固。
全面掌握冻土与结构接触面冻结强度研究进展,是进一步深入开展冻土与结构接触面冻结强度研究的前提。首先,从接触面冻结强度定义、接触面冻结强度剪切试验仪器研发、动静荷载作用下接触面冻结强度试验、接触面冻结强度数值模拟等多个角度系统归纳接触面冻结强度方面的最新研究成果。其次,通过对比不同接触面冻结强度剪切仪,指出现有试验仪器的不足,提出接触面冻结强度成因及破坏机理缺乏深入揭示的原因,讨论现有冻土与结构接触面单元模型、接触面冻结强度预测方法等方面存在的问题。最后,提出研发改进冻土接触面冻结强度试验仪器以更好模拟实际工况的展望,指出应当运用冻土微观结构研究手段深入揭示接触面冻结强度成因及破坏机理,建议结合试验和理论推导构建更为合理的冻土与结构接触面单元模型,阐述以多影响因素试验为基础探寻更为完善的接触面冻结强度预测方法。通过国内外研究现状、存在问题及其发展趋势分析,为冻土与结构接触面冻结强度研究以及冻土区地下工程设计和隧道工程人工冻结加固等方面提供参考和指导。
为解决高原冻土环境下巷道高冒区施工难度大的问题,通过现场实测及TSP200超前地质预报技术,分析掘进工作面前方围岩和水文地质情况,针对高原冻土环境下低温、低压、机械降效对夯管帷幕施工的影响,提出了采用超前大管棚帷幕注浆支护方案,并选择TT350型夯管锤进行夯管帷幕施工。结果表明:在高原冻土环境下井巷高冒区采用夯管帷幕注浆支护施工工艺,解决了低温、低压、机械降效等因素的制约,20 d完成了单根长度达30 m的夯管帷幕施工,较大幅度提高了施工效率。
采用三维有限元的方法对冻结法在盾构对接施工地层加固中所形成的冻土帷幕的应力状态和变形进行分析与安全评价,分别探讨单排管与双排管2种不同冻结方案的情况。对于盾构对接施工中刀盘拆除情况进行了模拟,分别选取圆周方向上一次性拆除不同长度的刀盘,研究其对冻土帷幕应力强度、径向变形和主应力的影响。研究结果表明,利用冻结法加固盾构对接是可行的;双排管冻结方案相比单排管冻结方案,安全性上有很大提高;圆周方向一次性拆除刀盘的长度对冻土帷幕的各个指标影响较大。利用计算结果,可为盾构对接施工时冻结法地层加固提供参考依据。
青藏线格拉段全长1142km,是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路。格拉段沿途所经过地区多为3500～5100m的高海拔地区及多年冻土区段,冻土在暖季易发生融沉、寒季易发生冻胀变形的特性,影响路基的稳定性,易导致线路产生病害,从而影响行车安全。通过分析目前格拉段冻土路基存在的问题,结合近年对格拉段冻土路基防护措施进行的补强工程,论述提高冻土路基稳定性对策,为铁路运输安全提供基础保障。
通过对中国地质大学(北京)综合游泳馆工程拟建场地土层的土质、深度及基坑深度的分析与比较,确定出基坑深度范围内土层的土质。介绍了季节性冻土深基坑支护经常出现的问题,并分析了这些问题出现的原因。对常用土钉支护方法在季节性冻土深基坑支护中运用的局限性做了总结,最后提出一种改进的土钉支护方法。该法针对冻土发生冻融循环时冻胀与融沉的特点采取了相应的控制措施,从而保证了季节性冻土深基坑的稳定性。该法操作简单可行,实践证明效果明显。
