针对埋深大且距离长的盾构对接工况，采用人工地层冻结技术来进行加固，并运用有限元软件ADINA模拟了新型盾构对接冻结加固模型，分析了不同降温计划下温度场发展的趋势及演变规律，探究了结合环形刀盘的新型冻结装置的较佳降温计划和刀盘冻结的范围.结果表明：此新型冻结装置距冻结源越近，则其冻结效果越好；在两冻结装置联合作用下，当刀盘外圈取1 m冻结和采用降温计划5时，该方案的效果最佳并且较经济，此时保护帷幕恰好厚为1.60 m.此研究将丰富和改善地下结构工程的筑建技术，对于国内诸多临海城市，尤其是对含水丰富的软土区域的地下空间开发和利用具有实用价值.

针对埋深大且距离长的盾构对接工况，采用人工地层冻结技术来进行加固，并运用有限元软件ADINA模拟了新型盾构对接冻结加固模型，分析了不同降温计划下温度场发展的趋势及演变规律，探究了结合环形刀盘的新型冻结装置的较佳降温计划和刀盘冻结的范围.结果表明：此新型冻结装置距冻结源越近，则其冻结效果越好；在两冻结装置联合作用下，当刀盘外圈取1 m冻结和采用降温计划5时，该方案的效果最佳并且较经济，此时保护帷幕恰好厚为1.60 m.此研究将丰富和改善地下结构工程的筑建技术，对于国内诸多临海城市，尤其是对含水丰富的软土区域的地下空间开发和利用具有实用价值.

针对埋深大且距离长的盾构对接工况，采用人工地层冻结技术来进行加固，并运用有限元软件ADINA模拟了新型盾构对接冻结加固模型，分析了不同降温计划下温度场发展的趋势及演变规律，探究了结合环形刀盘的新型冻结装置的较佳降温计划和刀盘冻结的范围.结果表明：此新型冻结装置距冻结源越近，则其冻结效果越好；在两冻结装置联合作用下，当刀盘外圈取1 m冻结和采用降温计划5时，该方案的效果最佳并且较经济，此时保护帷幕恰好厚为1.60 m.此研究将丰富和改善地下结构工程的筑建技术，对于国内诸多临海城市，尤其是对含水丰富的软土区域的地下空间开发和利用具有实用价值.

盾构对接施工冻结法加固,确立最佳的冻结方案、掌握冻土的帷幕情况及工程中温度场的发展规律等是需要迫切解决的关键问题。本研究运用有限元软件对盾构隧道对接半圆环形冻结加固结构进行温度场发展规律分析,将数值计算结果与圆形刀盘冻结加固结构进行对比,通过改变冻结管数量(圆心角度数)来优化冻结设计,对比确定最优冻结方案。结果表明:在冻结9 d时,-1℃等温线开始交圈,在冻结15 d时,-1℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到2.3 m;在冻结13 d时,-10℃等温线开始交圈,在冻结28 d时,-10℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到1.2 m。从最终冻结效果以及温度随时间变化历程可以看出,离冻结管越近,受盐水降温影响越大,冻结效果越好;采用半圆环形冻结加固效果优于圆形刀盘冻结加固;原方案偏于保守,可适当减少冻结管数量(增加圆心角度数),优化分析出最优冻结方案,建议今后类似工程设计采用方案1,即圆心角8°或45根冻结管。

盾构对接施工冻结法加固,确立最佳的冻结方案、掌握冻土的帷幕情况及工程中温度场的发展规律等是需要迫切解决的关键问题。本研究运用有限元软件对盾构隧道对接半圆环形冻结加固结构进行温度场发展规律分析,将数值计算结果与圆形刀盘冻结加固结构进行对比,通过改变冻结管数量(圆心角度数)来优化冻结设计,对比确定最优冻结方案。结果表明:在冻结9 d时,-1℃等温线开始交圈,在冻结15 d时,-1℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到2.3 m;在冻结13 d时,-10℃等温线开始交圈,在冻结28 d时,-10℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到1.2 m。从最终冻结效果以及温度随时间变化历程可以看出,离冻结管越近,受盐水降温影响越大,冻结效果越好;采用半圆环形冻结加固效果优于圆形刀盘冻结加固;原方案偏于保守,可适当减少冻结管数量(增加圆心角度数),优化分析出最优冻结方案,建议今后类似工程设计采用方案1,即圆心角8°或45根冻结管。

盾构对接施工冻结法加固,确立最佳的冻结方案、掌握冻土的帷幕情况及工程中温度场的发展规律等是需要迫切解决的关键问题。本研究运用有限元软件对盾构隧道对接半圆环形冻结加固结构进行温度场发展规律分析,将数值计算结果与圆形刀盘冻结加固结构进行对比,通过改变冻结管数量(圆心角度数)来优化冻结设计,对比确定最优冻结方案。结果表明:在冻结9 d时,-1℃等温线开始交圈,在冻结15 d时,-1℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到2.3 m;在冻结13 d时,-10℃等温线开始交圈,在冻结28 d时,-10℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到1.2 m。从最终冻结效果以及温度随时间变化历程可以看出,离冻结管越近,受盐水降温影响越大,冻结效果越好;采用半圆环形冻结加固效果优于圆形刀盘冻结加固;原方案偏于保守,可适当减少冻结管数量(增加圆心角度数),优化分析出最优冻结方案,建议今后类似工程设计采用方案1,即圆心角8°或45根冻结管。

盾构对接冻结法加固时,确定冻结方案、掌握冻土帷幕温度场发展与分布规律等是需要解决的关键问题。依托琼州海峡隧道盾构对接工程,运用有限元软件建立直管冻结和半圆环形冻结两种数值模型,对冻土帷幕温度场的发展规律进行研究,主要得出:两种模型冻土帷幕在各个切片上都能满足设计要求,故在琼州海峡隧道盾构对接时采用冻结法加固是可行的;随冻结时间的增加,两种模型的冻结壁都是以冻结管为中心开始生成并慢慢相交,最后形成封闭的冻土帷幕以达到止水支护效果;直管冻结的冻土帷幕生成时间更短且最终生成的冻土帷幕厚度更厚。所得结果可为今后类似工程设计提供了参考依据。

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。