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北京砂卵石地层渗流条件下多排管局部冻结水平板成形规律研究 被引量：11
1
作者 张晋勋 亓轶 +1 位作者 杨昊 张雷 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期3188-3196,共9页
地铁暗挖车站盆形冻结由盆壁和盆底两部分组成闭合的止水空间,其中盆底可采用多排管局部冻结(板梳冻结)的方式。基于物理模型试验建立了板梳冻结的数值模型,所建模型能够有效反映物理模型试验的结果并再现冻结形态发展,二者共同揭示了... 地铁暗挖车站盆形冻结由盆壁和盆底两部分组成闭合的止水空间,其中盆底可采用多排管局部冻结(板梳冻结)的方式。基于物理模型试验建立了板梳冻结的数值模型,所建模型能够有效反映物理模型试验的结果并再现冻结形态发展,二者共同揭示了渗流条件下板梳冻结的成形和温度场时空发展规律。研究发现:(1)渗流条件下,板梳冻结成型经历3个阶段,初始阶段冻土柱沿顺水流方向发展;第2阶段背水面最后一排冻结管冻土柱在垂直水流方向交圈;最后阶段冻结区域由背水面向迎水面逆向发展形成水平冻结板。渗流条件下的迎水面绕流造成前两排冻结管端部出现冻结凹槽,使得冻结板有效厚度有所损失。(2)在达到冻结稳定状态时,主体冻结区域的温度场在顺水流竖向剖面上的表现为水滴形态,低温部分以中部冻结管为中心呈对称分布;垂直水流竖向剖面上以中间行冻结管为中心对称分布,温度自核心低温区域向四周逐步升高;在冻结板厚度方向上中部温度比端部温度低。 展开更多
关键词 地下工程 盆形冻结 板梳冻结 砂卵石地层 渗流 地铁暗挖车站
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北京砂卵石地层盆形冻结的温度场扩展规律研究 被引量：10
2
作者 张晋勋 亓轶 +1 位作者 杨昊 宋永威 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2796-2804,2813,共10页
地下工程盆形冻结止水结构包括位于开挖范围周围的冻结帷幕(盆壁)及开挖范围底部的水平冻结板(盆底)两部分。采用物理模型试验与数值模拟的方法,分析了北京典型富水砂卵石地层条件下盆形冻结在静水及0.5 m/d渗流条件下的温度场扩展规律... 地下工程盆形冻结止水结构包括位于开挖范围周围的冻结帷幕(盆壁)及开挖范围底部的水平冻结板(盆底)两部分。采用物理模型试验与数值模拟的方法,分析了北京典型富水砂卵石地层条件下盆形冻结在静水及0.5 m/d渗流条件下的温度场扩展规律。研究发现:盆形冻结技术作为冻结工法在市政工程领域的全新应用,对地下工程的施工区域能够有效起到冻结止水效果;盆形结构不同部位在不同的渗流条件会表现出不同的冻结交圈次序,静水条件下盆壁冻结管会先于盆底冻结管交圈,渗流条件下则依次是顺水流盆壁、盆底、背水面盆壁、迎水面盆壁,此时盆壁冻结是制约盆形冻结的关键因素,实际工程应重点关注盆壁冻结;冻结厚度是评价冻结效果最直观的指标,在静水条件下盆壁厚度趋于稳定,盆底水平冻结板厚度逐渐超过盆底冻结管长度且向盆内与盆外两个方向同时发展;渗流条件下,迎水面盆壁厚度最小,背水面盆壁由于绕流现象出现冻结锥体而局部厚度增大,盆底水平冻结板厚度仅向盆内单向发展。 展开更多
关键词 盆形冻结 地下工程 砂卵石地层 渗流 冻结厚度
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砂卵石地层“盆形”冻结温度场扩展规律数值分析 被引量：7
3
作者 张晋勋 杨昊 +2 位作者 单仁亮 郭志明 张凌智 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2018年第2期291-299,共9页
"盆形"冻结技术能有效解决高富水地层大断面地铁车站基坑的地下水问题,冻结工程的可行性和经济性取决于温度场的发展规律,课题以北京典型卵石7地层为依托,通过Ansys软件建立三维模型,模拟北京某地铁车站冻结施工方案,重点分析... "盆形"冻结技术能有效解决高富水地层大断面地铁车站基坑的地下水问题,冻结工程的可行性和经济性取决于温度场的发展规律,课题以北京典型卵石7地层为依托,通过Ansys软件建立三维模型,模拟北京某地铁车站冻结施工方案,重点分析"盆底"温度场的扩展规律,确定冻土柱的交圈时间及积极冻结期.模拟结果表明:帷幕冻土柱早于底板交圈,75 d后冻结体形成连续封水结构,100 d后底板冻结壁达到设计要求;冻结管管间土体温度下降最慢,控制底板冻结壁发展规模;开挖区域内冻土量较少,但边墙和底板交界处温度小于5℃,建议增大冻结底板埋深、缩小帷幕冻结器尺寸或延迟帷幕冻结开始时间,抑制开挖区内冻土的产生。研究成果为"盆形"冻结方案的工程化应用提供理论依据。 展开更多
关键词 冻结底板 盆形冻结 温度场扩展 冻结壁厚度
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富水砂卵石地层盆形冻结止水技术研究
4
作者 张晋勋 江玉生 +4 位作者 杨昊 亓轶 宋永威 江华 杨志勇 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期78-89,共12页
为解决全断面砂卵石地层地下工程的地下水控制问题,提出盆形冻结止水技术。首先,采用三轴力学试验研究冻结砂卵石的压缩力学特性和蠕变力学特性;然后,采用大尺度物理模型试验和数值模拟方法研究盆形冻结的温度场扩展规律,并根据研究结... 为解决全断面砂卵石地层地下工程的地下水控制问题,提出盆形冻结止水技术。首先,采用三轴力学试验研究冻结砂卵石的压缩力学特性和蠕变力学特性;然后,采用大尺度物理模型试验和数值模拟方法研究盆形冻结的温度场扩展规律,并根据研究结果进一步提出盆形冻结积极冻结期的群孔布置技术和维护冻结期的精细化控制技术。结果表明:1)低围压(小于3 MPa)条件下,三轴抗压强度与围压呈正线性相关,然后围压继续增大时,强度基本不变;基于损伤理论建立冻结砂卵石全过程蠕变模型。2)荷载对冻胀率及融沉系数影响最大,细粒土质量分数次之,原状饱和砂卵石是不冻胀材料,并由此建立饱和砂卵石冻胀率及融沉系数三维预测模型。3)基于大型物理模型试验及数值模拟结果,盆形冻结可以在地下水渗流条件下形成完整的盆形结构,起到有效止水的效果。4)盆底冻结管在冻结过程中表现出与单管冻结迥异的“群孔效应”,根据试验结果提出包含冻结管间距、土体导热系数、渗流速度3因素的积极冻结期冻结管合理间距的确定与布置技术。5)为节约维护冻结期的能源,提出隔排切割冻结管、仅保留盆壁冻结管2种维护形式以对冻结区域进行精细化控制,经过分析,2种方式均可以有效满足盆形结构维护期的冷量供给,保持完整的盆形形态。 展开更多
关键词 盆形冻结 地下工程 止水技术 砂卵石地层 温度场 地下水渗流 群孔效应
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富水砂卵石地层全方位高压喷射工法+盆形垂直冻结温度场分析 被引量：2
5
作者 韩琳亮 杨平 赵宇辉 《森林工程》 北大核心 2022年第3期163-174,共12页
为研究全方位高压喷射(Metro Jet System,MJS)工法+盆型垂直冻结加固砂卵石地层温度场的发展规律,运用有限元软件建立加固区温度场模型,分析不同季节和MJS水化热对局部冻结区(盆底)及全长冻结区(盆壁)温度发展的影响。结果表明,加固区... 为研究全方位高压喷射(Metro Jet System,MJS)工法+盆型垂直冻结加固砂卵石地层温度场的发展规律,运用有限元软件建立加固区温度场模型,分析不同季节和MJS水化热对局部冻结区(盆底)及全长冻结区(盆壁)温度发展的影响。结果表明,加固区内土体纵向冻结交圈时间早于横向;距冻结管越近,土体相变时间越早,冻结结束时温度越低,受MJS加固区水化热影响大的土体温度会出现先升后降趋势;全长冻结区受季节影响较大,端部交圈时间夏季比冬季多6~10 d,冻结壁厚度为0.98 m,需采取保温绝热措施;MJS加固区影响下初始地温每升高5.9℃,局部冻结区中心处交圈时间延长1 d,在实际工程中需合理选择冻结开机时间,保证积极冻结期冻结帷幕形成所需厚度。所得结果可指导实际工程施工。 展开更多
关键词 MJS水化热 盆形垂直冻结 温度场 交圈 冻结帷幕
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