为保证隧道进出洞施工中冻土帷幕的安全,本文以数值模拟为手段,对杯型冻土壁安全性进行研究。研究结果表明:最不利工况时,掌子面土体水平位移等值线为逐渐增大的同心圆,最大位移位于掌子面正中心,向外逐渐减小;随着冻土帷幕杯底厚度的增加,最不利工况时掌子面土体的最大位移逐渐减小;随着冻土帷幕杯底厚度的增加,掌子面加固体最大压应力呈线性减小;最大拉应力也随杯底厚度增加逐渐减小,在杯底厚度较小时减小幅度较大;最大剪应力随杯底厚度增加先增大后减小,但整个过程变化幅度较小;随着冻土帷幕杯底厚度的增加,冻土帷幕安全系数大幅度增大。
为合理全面确定各影响因子及其权重,客观分析青藏铁路冻土路基安全性,基于ANP结构模型和扩展TOPSIS方法建立青藏铁路冻土路基安全性分析模型。模型选取7个典型监测断面,确定17个主要影响因子,利用ANP结构模型并基于Super Decision软件分析各因子权重,然后基于扩展TOPSIS方法计算各监测断面的灰色关联度,得出各监测断面的安全性排序。将分析结果与已有成果进行对比,结果基本一致;将评价结果与实际对比分析可知,7个监测断面的安全性与现场情况高度吻合。利用所提出的模型进行路基安全性分析是有效的。
以青藏铁路多年冻土区多年来的监测资料及国内外相关研究成果为基础,应用模糊理论方法,建立了以冻土类型、冻土环境、地形地貌、气候条件、路基结构和工程表观病害为主要因素、多层级的运营期青藏铁路多年冻土路基安全性评价体系,并对青藏铁路多年冻土区部分路基工程进行安全性评价,验证了评价体系的可靠性。相关的研究成果可为冻土地区铁路设计和施工管理提供依据。
青藏铁路冻土区的桥梁桩基施工大量采用了钻孔灌注桩,在暖季黄金施工季节中,地基土的回冻时间就不能按照规范来确定。如果不能准确分析回冻时间,在后期架梁等施工操作中很可能会因桩基失效而发生重大安全生产事故,给青藏铁路建设带来严重影响。因此,需根据现场的施工条件确定地基土回冻时间,保证施工安全和高效。为此,笔者对混凝土不同入模温度条件下钻孔灌注桩回冻过程进行了深入研究,从理论和实际上确定桩基周围冻土形成承载力的过程和规律,对今后桩基承载的各个阶段的安全性和可靠度在理论和实践中找到科学的结论。研究中应用青藏高原的各种观测数据、施工数据,根据工程传热学理论加以分析,采用ANSYS工程分析软件进行模拟,得出了较为精确的结果,研究的结论为青藏铁路施工修改施工规范、保障施工安全提供了理论上的依据。