采用室内模型试验,研究地下工程中水渗流对砾石地层人工冻结过程的影响,分析砾石地层的温度场分布特征及冻结壁的形成过程、交圈时间和厚度演化机制。结果表明:人工冻结管的冷量扩散与地下水渗流之间存在显著的耦合效应;无渗流时,人工冻结过程中砾石地层上下游温度场呈现对称分布特征,且冻土圆柱和冻结壁厚度均匀一致;地下水渗流导致砾石地层上下游温度场呈现显著的不对称性,且渗流速率越大,不对称性越明显;冻结壁交圈时间随地下水渗流速率的增加而近似线性增长,渗流速率达到5.00 m·d-1时为无渗流时的3.2倍;由于地下水渗流的"冲蚀"作用,上游冻结壁厚度随渗流速度线性减小,下游冻结壁厚度则线性增大,冻结壁呈现"马鞍"形状。

采用室内模型试验,研究地下工程中水渗流对砾石地层人工冻结过程的影响,分析砾石地层的温度场分布特征及冻结壁的形成过程、交圈时间和厚度演化机制。结果表明:人工冻结管的冷量扩散与地下水渗流之间存在显著的耦合效应;无渗流时,人工冻结过程中砾石地层上下游温度场呈现对称分布特征,且冻土圆柱和冻结壁厚度均匀一致;地下水渗流导致砾石地层上下游温度场呈现显著的不对称性,且渗流速率越大,不对称性越明显;冻结壁交圈时间随地下水渗流速率的增加而近似线性增长,渗流速率达到5.00 m·d-1时为无渗流时的3.2倍;由于地下水渗流的"冲蚀"作用,上游冻结壁厚度随渗流速度线性减小,下游冻结壁厚度则线性增大,冻结壁呈现"马鞍"形状。

采用室内模型试验,研究地下工程中水渗流对砾石地层人工冻结过程的影响,分析砾石地层的温度场分布特征及冻结壁的形成过程、交圈时间和厚度演化机制。结果表明:人工冻结管的冷量扩散与地下水渗流之间存在显著的耦合效应;无渗流时,人工冻结过程中砾石地层上下游温度场呈现对称分布特征,且冻土圆柱和冻结壁厚度均匀一致;地下水渗流导致砾石地层上下游温度场呈现显著的不对称性,且渗流速率越大,不对称性越明显;冻结壁交圈时间随地下水渗流速率的增加而近似线性增长,渗流速率达到5.00 m·d-1时为无渗流时的3.2倍;由于地下水渗流的"冲蚀"作用,上游冻结壁厚度随渗流速度线性减小,下游冻结壁厚度则线性增大,冻结壁呈现"马鞍"形状。

人工地层冻结法作为一种特殊工法,已有近160 a工程应用历史,仍是当前解决地下工程建设所面临"水、软、变形难以预测"3大难题的一种灵活、可靠、绿色技术方案。采用人工制冷方法将地层中的水冻结成冰是地层冻结法核心,但也正是由于维系冻土强度的冰的存在及其特殊性质,人工冻土与冻土结构更具有易变性和敏感性,也使得人工地层冻结法工程应用存在一定风险。基于冻土中水的相变过程及其动态平衡、冻结土体水分迁移、冻土内部联结作用的基本原理,分析了冻土特点及人工地层冻结法工程风险的物理本质,进而结合人工地层冻结法施工流程,从严格设计输入数据可靠关、严把冻结系统各关键环节质量关、严守冻结和开挖全过程安全运行维护关3方面提出了人工地层冻结法工程风险的预控方法与技术,为其在今后地下工程建设中的推广应用提供指引。

人工地层冻结法作为一种特殊工法,已有近160 a工程应用历史,仍是当前解决地下工程建设所面临"水、软、变形难以预测"3大难题的一种灵活、可靠、绿色技术方案。采用人工制冷方法将地层中的水冻结成冰是地层冻结法核心,但也正是由于维系冻土强度的冰的存在及其特殊性质,人工冻土与冻土结构更具有易变性和敏感性,也使得人工地层冻结法工程应用存在一定风险。基于冻土中水的相变过程及其动态平衡、冻结土体水分迁移、冻土内部联结作用的基本原理,分析了冻土特点及人工地层冻结法工程风险的物理本质,进而结合人工地层冻结法施工流程,从严格设计输入数据可靠关、严把冻结系统各关键环节质量关、严守冻结和开挖全过程安全运行维护关3方面提出了人工地层冻结法工程风险的预控方法与技术,为其在今后地下工程建设中的推广应用提供指引。

人工地层冻结法作为一种特殊工法,已有近160 a工程应用历史,仍是当前解决地下工程建设所面临"水、软、变形难以预测"3大难题的一种灵活、可靠、绿色技术方案。采用人工制冷方法将地层中的水冻结成冰是地层冻结法核心,但也正是由于维系冻土强度的冰的存在及其特殊性质,人工冻土与冻土结构更具有易变性和敏感性,也使得人工地层冻结法工程应用存在一定风险。基于冻土中水的相变过程及其动态平衡、冻结土体水分迁移、冻土内部联结作用的基本原理,分析了冻土特点及人工地层冻结法工程风险的物理本质,进而结合人工地层冻结法施工流程,从严格设计输入数据可靠关、严把冻结系统各关键环节质量关、严守冻结和开挖全过程安全运行维护关3方面提出了人工地层冻结法工程风险的预控方法与技术,为其在今后地下工程建设中的推广应用提供指引。

针对盾构接收时洞门位置地下连续墙与地层交界面突发涌水的情况,采取留置盾壳、盾壳内敷环形冻结管形成冷板传递冷量的方式,对盾壳外侧地层进行冻结,形成环形冻结壁封堵导水通道。采用ANSYS软件对冷板冻结设计方案进行仿真模拟分析,研究冻结温度场变化规律及冻结壁温度分布特征。研究结果表明,仿真模拟与现场实测冻结壁的发展相近,冷板冻结可有效加强土层与盾壳交界面的冻结效果,提高施工安全水平,提升盾构进洞应急处置能力。