地铁旁通道冻土融沉规律及注浆治理方法研究

摘要

冻结法施工以其封水性好、强度高、适应性强等优势被广泛应用，但后期冻土的融沉对环境的不利影响一直是制约冻结法发展的重要课题。本文以地铁旁通道冻土的融沉为研究对象，应用理论分析、数值模拟以及现场实测的方法对地铁旁通道冻土的融化规律、地面沉降规律和相应注浆治理方法进行了深入研究。首先通过上海地铁7号线上海大学至南陈路站区间旁通道冻结法施工冻土融化温度场的现场实测研究，并结合数值模拟，得出了解冻期温度随时间变化近似成对数曲线分布；由于冻土融化引发地面沉降，应用随机介质的基本理论，将冻土的融化沉降和注浆抬升当作类似的随机介质事件，建立了旁通道融沉注浆综合作用下地面竖向变形的随机介质理论模型，并进行了工程预测；据此融化规律创造性地提出了地铁旁通道融沉注浆治理新方法，并应用于工程实践，同时对地面变形进行了跟踪监测，得到了旁通道融沉注浆时对应地面“马鞍型”沉降变形规律，并将监测结果和融沉注浆随机预测模型计算结果进行对比分析，验证了理论预测模型的可靠性，同时也说明了本文基于冻土融化规律提出的地铁旁通道融沉注浆治理方法是切实可行的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题的提出

1.2 课题研究现状

1.2.1 温度场研究

1.2.2 冻土的融沉规律研究

1.2.3 随机介质理论在沉降预测中的应用

1.2.4 数值模拟及其软件的应用

1.2.5 冻土融沉的治理方法研究

1.3 课题研究的主要内容、方法及技术路线

1.3.1 课题研究的主要内容

1.3.2 课题研究的方法

1.3.3 课题研究的技术路线

第二章 地铁旁通道冻土融化规律研究

2.1 温度场概述

2.2 温度场的实测研究

2.2.1 工程概况

2.2.2 测温孔布置

2.2.3 温度随时间变化分析

2.2.4 温度随位置变化分析

2.3 解冻温度场数值模拟

2.3.1 有限元软件ANSYS的简介

2.3.2 模型建立

2.3.3 数值模拟的目的和内容

2.3.4 数值模拟结果及对比分析

2.4 小结

第三章 融沉注浆引发地表变形的随机介质预测模型

3.1 随机介质理论简介

3.2 地铁旁通道融沉注浆引发的地表变形随机介质模型建立

3.2.1 融沉预测模型建立

3.2.2 注浆抬升预测模型建立

3.2.3 计算方法

3.3 工程算例

3.3.1 工程概况

3.3.2 融沉注浆引发地面沉降计算

3.2.3 注浆引发的地面变形计算

3.2.4 融沉和注浆对地面变形影响叠加

3.4 小结

第四章 融沉注浆治理方法及工艺

4.1 融沉注浆方案

4.1.1 融沉注浆机理

4.1.2 正融土的可注性

4.1.3 融沉注浆过程及力学分析

4.1.4 融沉注浆方案制定依据

4.1.5 融沉注浆一般规定

4.1.6 注浆材料

4.1.7 注浆设备

4.1.8 注浆孔布置

4.1.9 充填注浆

4.1.10 融沉注浆

4.1.11 注浆过程加强监测

4.1.12 注浆参数调整

4.1.13 旁通道注浆结束标志

4.2 监测方案

4.2.1 监测方案设计原则

4.2.2 监测内容

4.2.3 监测点布设原则

4.2.4 工程监测方案

4.3 监测结果分析

4.3.1 地表变形随时间变化分析

4.3.2 地表变形随测点位置变化分析

4.4 实测与理论计算结果对比

4.4.1 利用融沉注浆随机介质模型预测地面变形

4.4.2 预测和实测地表变形比较

4.5 小结

第五章 结论与展望

5.1 主要成果与结论

5.2 认识和展望

参考文献

致谢

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