盾构进出洞冻结加固PVC冻结管受力及导热性能试验研究

摘要

盾构进出洞前,需要采取一定的土体改良措施,使洞口外土体能稳定自立并具备一定的强度。盾构进出洞冻结加固的冻结管普遍采用的是低碳无缝钢管,但是刀盘无法切除打入土体的钢质冻结管,从而给盾构的推进造成困难,带来施工风险。研究采用盾构进出洞冻结加固免拔管技术,可以提高工程的安全性,具有良好的社会经济效益。
　　本课题进行了PVC管在低温下的抗弯试验,耐压试验,温度应力试验,不同材质冻结管导热性能对比模型试验,并结合数值模拟以及现场试验获得了:①接头粘接的PVC管在常温下的抗弯强度为6.12MPa,挠度为22.33mm,低温盐水冻结,PVC管接头抗弯强度增加12％(6.85MPa),挠度减少35%(14.51mm);拉伸剪切强度大于2.48MPa。满足盾构进出洞盐水冻结强度和变形的要求。②耐压试验结果表明,管内压力达0.8MPa后,稳定0.5小时未发现渗漏水现象,抗弯加载至4MPa后,再次进行打压测试,未出现渗漏现象,满足盐水冻结水密性要求。③PVC冻结管的冻土帷幕平均发展速度约为钢管的0.7~0.8倍, PVC冻结管冻结锋面扩展半径和冻结时间成平方根关系;冻结初期,PVC冻结管外壁的温度和盐水温度相差较大,最大温差达11.5℃,冻结中后期,温差逐渐减少,PVC冻结管外壁的温度最低达到-25℃,并和盐水温度温差稳定在5℃,且平均温度较低,满足盾构进出洞盐水冻结加固导热性的要求。
　　最后进行盾构进洞免拔管盐水冻结加固现场试验,从试验收集到的碎片统计来看,盾构推进可以将冻结管破碎的尺寸一般控制在100mm左右,可以直接切削推进,不需要拔除冻结管,满足盾构进出洞盐水冻结可切割性要求,同时也检验了PVC管在冻土中的渗漏性和导热性,以及在实际工况施工工艺性。
　　综上所述,PVC冻结管受力及导热性能可以满足盾构进出洞盐水冻结加固免拔管技术要求。

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3 存在主要问题

1.4 课题研究的目标和内容

1.5 研究思路、方法和技术路线

第二章 PVC冻结管低温力学性能试验

2.1 PVC管接头抗弯试验

2.2 P VC管接头拉伸剪切试验

2.3 P VC管耐压试验

2.4 PVC管温度应力试验

2.5 本章小结

第三章 不同材质冻结管导热性能模型试验

3.1 试验目的

3.2 试验材料

3.3 试验模化设计[31]

3.4 模型试验系统

第四章 基于冻胀效应的PVC冻结管受力数值分析

4.1 土的冻胀

4.2 FLAC3D 数值分析软件简介[33]

4.3 FLAC3D模拟实际工程中的几个问题

4.4 三维数值模拟建模

第五章 PV C冻结管在盾构进洞水平冻结加固工程中现场试验

5.1 试验目的

5.2 试验设计

5.3 试验过程

5.4 试验分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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