基于隨機介質(zhì)理論的隧道凍結(jié)期地層三維凍脹預測模型.pdf

1、人工地層凍結(jié)法是一種特殊的地層加固技術(shù)，其在地鐵隧道工程施工中受到了廣泛應用。在地鐵隧道凍結(jié)法施工中，若凍結(jié)設(shè)計不合理或施工不當，會使得地層產(chǎn)生較大的凍脹變形，進而導致地下管線和地表建筑物損壞，造成較大的經(jīng)濟損失。因此，在隧道凍結(jié)期，應采取合理的數(shù)學模型來預測凍結(jié)所引起的地層凍脹變形。
　　本文以理論分析、案例分析驗證為手段，結(jié)合現(xiàn)有凍脹預測模型，對隧道凍結(jié)期地層三維凍脹預測模型進行了研究，深入分析了隧道凍結(jié)施工引起地表三維凍脹變

2、形分布規(guī)律，并將所建立的三維凍脹預測模型應用于實際凍結(jié)法施工工程中。主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)基于現(xiàn)有的隧道凍結(jié)期地層二維凍脹歷時預測模型，考慮土體的凍結(jié)溫度，并將凍結(jié)管管壁溫度視為恒定，采用單管凍結(jié)理論和平板凍結(jié)理論，分別研究凍結(jié)壁交圈前和交圈后的凍結(jié)鋒面解析解，根據(jù)凍土凍脹率公式，采用隨機介質(zhì)理論，考慮凍結(jié)壁的形成過程，建立了隧道凍結(jié)期地層二維凍脹改進預測模型。
　　(2)基于改進的隧道凍結(jié)期地層二維凍脹歷時預

3、測模型，考慮到隧道實際施工中凍結(jié)管群的傾斜放射狀布置特征，凍結(jié)壁交圈前溫度場采用單管凍結(jié)理論計算，凍結(jié)壁交圈后溫度場采用平板凍結(jié)理論計算，根據(jù)凍土凍脹率公式，采用隨機介質(zhì)理論，考慮凍結(jié)壁的形成過程，建立了隧道凍結(jié)期地層三維凍脹變形歷時預測模型。
　　(3)以北京某地鐵隧道區(qū)間凍結(jié)施工為案例，將所提出的隧道凍結(jié)期地層三維凍脹預測模型應用該實際凍結(jié)工程中，采用Maple數(shù)學軟件編制預測模型的計算程序，對地表三維凍脹變形分布規(guī)律進行了計