通过首次对多年冻土地区钢波纹管涵洞施工过程中管内应变变化规律分析,得出钢波纹管管内波峰、波谷、波侧随填土高度增加变化规律相似。

通过对润扬长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基础实测桩体和土体测斜资料的分析,认为基坑采用冻结法作止水帷幕后,埋深一定深度以上坑外土体处于压密状态、这一深度以下土体处于松塌状态,提出这一埋深以上土压力应按被动土压力理论进行计算、下段土压力可按主动土压力理论进行计算的设计理念;同时认为作用在排桩上的力与冻结过程中产生的冻胀力、以及冻土壁后侧的土压力大小相等。这一工程中,与采用常规止水桩的排桩支护相比,排桩所受的力为被动状态下的土压力,实测值大于常规按主动土压力计算的37%～184%。上述设计理念和结论可为冻结法基坑围护设计提供一般理论参考。

考虑到多年冻土冻胀融沉的特点,结合青藏铁路格拉段唯一的支挡结构—L型挡墙这一工程措施,对其地温、墙后土压力和冻胀力以及水平位移进行了全面测试。测试表明,由于开挖和施工扰动破坏了土体热平衡的自然状态,地基融化深度、土压力、冻胀力和挡墙变形都存在周期性变化,但L型挡土结构作为一种开敞式工程结构,只要没有新的扰动,能够逐渐形成稳定状态或这一平衡是能够恢复的。此外,土压力和冻胀力需根据墙顶实际位移反算结果进行修正。

冻结法广泛用于盾构隧道的旁通道施工,但设计上对于冻结引起的作用在隧道上的冻胀力还没有明确取值方法,其主要原因之一是缺乏现场测量数据。以上海长江隧道的旁通道施工为背景工程,采用新型土压力计监测。首先介绍了PAD式土压力计的基本特征和安装方法,然后介绍了自动数据采集和测点设置原则,接着通过实例重点说明电缆保护的重要性和保护措施。上述监测工作保证了全部5个土压力计的正常工作,并获得了有效的实测数据。数据显示,冻结工法造成的最大荷载增量远小于预期值,这主要是由于施工上设置了泄压孔,从而减少了作用在管片上的冻胀力。

为了研究不同路基高度在冻融条件下的稳定性,确定最佳路基高度,确定隔离层最佳厚度和设置方式;分析季节性冻土路基水分迁移机理和途径等,提出现场试验方案,介绍试验设计、器件安装以及器件保护措施等。

结合青藏铁路格拉段目前唯一的支挡结构———L型挡墙这一工程措施,对比研究了土压力和冻胀力的几种受力分析模式,确定了对粗颗粒填料不考虑冻胀力的土压力分析模式。此外通过多年冻土地区的现场观测,验证了实际受力状态与设计应力状态的关系,提出考虑多年冻土特点的土压力修正分析模型,为今后类似工程的设计、施工提供了参考依据。

利用数值分析方法模拟施工实况,采用弹塑性本构模型并考虑能够反映土体与墙面相互作用的接触单元,分析墙背填土的变形和受力。从而使L型挡土墙作为在冻土区中使用的一种新支挡结构,其力学性能能得到更加深入细致地研究和检验,以便为工程应用提供参考依据。

为适应多年冻土区土体冻胀过程所产生的较大变形的特性 ,缩短施工进程 ,减少扰动时间 ,在青藏铁路格拉段选择了一个试验工点进行了L型悬臂挡墙的初步验证性试验研究 .通过对L型挡墙的受力模式分析 ,确定了对粗颗粒填料不考虑冻胀力的土压力设计控制值 .通过与现场实测土压力分布规律的对比 ,探讨了土压力与冻胀力的关系 .