超浅埋暗挖隧道管幕冻结法积极冻结方案试验研究 被引量：31

1

作者 任辉 胡向东 +1 位作者 洪泽群 张军 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期320-328,共9页

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道口岸暗挖段,作为富水地区超浅埋暗挖隧道,采用管幕冻结预支护体系。以实顶管内"圆形主力冻结管"和空顶管内"异形加强冻结管"的不同组合方式形成实顶管单独冻结模式、实顶管与空顶管协... 港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道口岸暗挖段,作为富水地区超浅埋暗挖隧道,采用管幕冻结预支护体系。以实顶管内"圆形主力冻结管"和空顶管内"异形加强冻结管"的不同组合方式形成实顶管单独冻结模式、实顶管与空顶管协同冻结模式和实顶管为主与空顶管为辅的冻结模式三类管幕冻结法积极冻结方案,结合设计方案要求,通过测点温度–时间曲线和冻土帷幕厚度两种不同分析方法,对以上方案进行了分析和验证。结果表明实顶管单独冻结模式不能在60 d内形成2 m厚冻土帷幕,实顶管与空顶管协同冻结模式30 d内即可形成2 m厚冻土帷幕,实顶管为主与空顶管为辅的冻结模式下异形冻结管滞后12 d和39 d开启60 d内均可形成2 m厚冻土帷幕,且异形冻结管开启后1～3 d即可达到管间封水要求。 展开更多

关键词 浅埋暗挖 管幕冻结 冻结方案 原型试验 港珠澳大桥 拱北隧道

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城市富水地层大型地下空间管幕冻结规律模型试验研究 被引量：9

2

作者 王磊 陈湘生 伍军 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第11期1871-1878,共8页

为解决管幕+冻土复合结构在大体量冻结工程应用时冻胀规律不明确、控制效果不稳定等难题,基于上海轨道交通18号线江浦路车站管幕冻结暗挖工程进行了开放系统下的模型试验。通过对不同影响因素下的管幕冻结冻胀特性和管幕受力规律进行试... 为解决管幕+冻土复合结构在大体量冻结工程应用时冻胀规律不明确、控制效果不稳定等难题,基于上海轨道交通18号线江浦路车站管幕冻结暗挖工程进行了开放系统下的模型试验。通过对不同影响因素下的管幕冻结冻胀特性和管幕受力规律进行试验研究,得出以下结论:1)管幕可以对冻胀产生较好的约束作用,管幕+错峰冻结可以有效避免上覆土体及结构抬升;2)间歇冻结后管幕受力曲线根据间歇时间呈现规律性锯齿波动,停冻3、5、7 d后,管幕所受冻胀压力分别可以减少约40、50、60 MPa,表明采用间歇冻结可以有效降低冻胀压力;3)上覆地层压力越大,管幕受冻胀压力越小,较大的上覆压力可以约束冻胀的发展。 展开更多

关键词 管幕冻结 冻胀 冻结模式 相似模拟试验 开放系统

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港珠澳大桥拱北隧道施工变形规律分析 被引量：10

3

作者 张冬梅 逄健 +1 位作者 任辉 韩磊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1632-1641,共10页

在地质条件复杂的沿海富水地层开挖浅埋超大断面隧道,面临诸多风险,暗挖施工易对围岩进行扰动,引起地层变形。新型"管幕冻结"支护可以有效控制暗挖施工引起的地表沉降过大问题,该工法下隧道开挖过程中地表位移变化主要受暗挖... 在地质条件复杂的沿海富水地层开挖浅埋超大断面隧道,面临诸多风险,暗挖施工易对围岩进行扰动,引起地层变形。新型"管幕冻结"支护可以有效控制暗挖施工引起的地表沉降过大问题,该工法下隧道开挖过程中地表位移变化主要受暗挖产生的地层损失和土体冻结膨胀以及隧道开挖卸荷后的上浮效应等因素影响。基于现场实测数据,对洞内拱顶位移、水平收敛和地表变形规律进行分析发现,拱顶位移与对应地表处的位移变化具有较强的一致性,纵向上在隧道中部段出现上浮,两侧洞口段出现下沉。受分层开挖扰动影响,隧道两侧土体向内变形导致洞内水平收敛增大,最大水平收敛为15.72 mm,约为隧道横向跨度的0.8%。新型管幕冻结暗挖施工工法可以很好地控制富水地层渗漏水问题,且极大地减小了隧道内部的位移变形,但其冻结膨胀引起地表隆起及解冻后的地表融沉问题仍需密切关注。 展开更多

关键词 港珠澳大桥 管幕冻结 地层损失 拱顶位移 水平收敛

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渗流作用下三亚河口通道管幕冻结法温度场数值模拟分析

4

作者 卫凯 胡俊 周杰 《五邑大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第1期60-69,共10页

为得到在渗流作用下管幕冻结法温度场的变化规律,以三亚河口通道海底隧道工程初步设计为例,运用有限元数值模拟软件建立水热耦合模型,假设模型中渗流流向自左向右,通过改变模型中平均渗流速度的大小对冻结帷幕的发展、封闭性、厚度变化... 为得到在渗流作用下管幕冻结法温度场的变化规律,以三亚河口通道海底隧道工程初步设计为例,运用有限元数值模拟软件建立水热耦合模型,假设模型中渗流流向自左向右,通过改变模型中平均渗流速度的大小对冻结帷幕的发展、封闭性、厚度变化等进行分析.结果表明:在冻结期间,随着平均渗流速度的增大,外圈冻土帷幕的形成时间延迟,其向渗流流向偏移的程度增大,且最终稳定的冻土帷幕平均厚度减小;在冻结约14 d后,不同水头差下的冻土帷幕内部渗流速度均降至0 m/d,冻土帷幕在形成的早期受渗流作用的影响较大.鉴于原冻结方案较为保守,提出优化冻结方案:将原冻结方案外圈冻结管减少一半至48根,且调整盐水降温计划实现二次优化.对二次优化结果分有渗流与无渗流两种情形进行讨论,结果得出:优化后在渗流作用下冻土帷幕厚度约5 m,比原方案减少了2 m,既满足冻结设计要求,又提高了经济性. 展开更多

关键词 渗流作用 管幕冻结 有限元数值模拟 水热耦合 冻土帷幕

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管幕冻结法热流耦合温度场分布规律及敏感性研究

5

作者 刘冰 《铁道建筑技术》 2024年第8期97-100,162,共5页

为得到管幕冻土温度场在渗流作用下的变化规律及温度敏感性影响因素影响,运用有限元数值软件建立热流耦合模型,通过控制模型有无渗流作用条件和设置温度路径分析管幕冻结法温度场分布特征。结果表明:渗流作用下的冻土帷幕不均匀发展,下... 为得到管幕冻土温度场在渗流作用下的变化规律及温度敏感性影响因素影响,运用有限元数值软件建立热流耦合模型,通过控制模型有无渗流作用条件和设置温度路径分析管幕冻结法温度场分布特征。结果表明:渗流作用下的冻土帷幕不均匀发展,下游一侧冻结范围大于上游一侧,整体厚度变薄;冻结管密集区域内的5号点冻结效果受渗流影响小于冻结管分散区域内的1号点,渗流能直接穿过的区域温差更大;比热容与导热系数的改变对1号点温度变化影响较大;当导热系数越大、比热容越小时,土体最终温度越低。 展开更多

关键词 渗流作用 水热耦合 管幕冻结 冻土帷幕 有限元模拟

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渗流作用下管幕冻结法加固止水温度场时空变化规律

6

作者 孙引浩 《铁道建筑技术》 2024年第8期50-54,共5页

为探究管幕-冻结管结构对地层的冻结规律及其发展趋势,基于有限元软件中的温度场与渗流场耦合模块,以三亚河口通道海底隧道工程为背景,建立不同流速作用下的管幕冻结加固数值模型,模拟不同冻结情况下土体温度场以及渗流场演变规律;再考... 为探究管幕-冻结管结构对地层的冻结规律及其发展趋势,基于有限元软件中的温度场与渗流场耦合模块,以三亚河口通道海底隧道工程为背景,建立不同流速作用下的管幕冻结加固数值模型,模拟不同冻结情况下土体温度场以及渗流场演变规律;再考虑土体导热系数空间变异性影响,构建渗流作用下海底隧道管幕-冻结法随机有限元模型,分析导热系数不确定性对冻结加固止水效果影响规律。研究表明:地下水作用对上游点温度影响较大,下游反之;导热系数不确定性会减缓、阻碍冻结帷幕的形成;管幕冻结法形成的管幕-冻土帷幕支撑体系能有效加固土体,甚至可避免大渗流工况下工程事故的发生。 展开更多

关键词 渗流作用 管幕冻结 水热耦合 温度场 导热系数 数值分析

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管幕冻结隧道“顶管−冻土”复合结构力学特性试验研究

7

作者 段寅 荣传新 +1 位作者 蔡海兵 龙伟 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期159-169,共11页

拱北隧道暗挖段作为港珠澳大桥珠海连接线的重点工程,首次运用管幕冻结法进行施工。该法综合管幕法和人工地层冻结法的优势,可在隧道断面形成“顶管−冻土帷幕”复合支护体系,有效实现“承载”与“顶管间止水”的双重目标,确保隧道开挖... 拱北隧道暗挖段作为港珠澳大桥珠海连接线的重点工程,首次运用管幕冻结法进行施工。该法综合管幕法和人工地层冻结法的优势,可在隧道断面形成“顶管−冻土帷幕”复合支护体系,有效实现“承载”与“顶管间止水”的双重目标,确保隧道开挖时的稳定与安全。为获得“顶管−冻土”复合结构的温度、变形与力学特性,基于相似理论自主研发构建一套相似模型试验系统并开展试验研究,同时利用有限元软件COMSOL Multiphysics建立数值计算模型进行模拟验证。结果表明:复合结构的冻结温度场因空、实顶管及其内部冻结器的布置形式呈现不均匀分布特征,冻土形成速率在冻结后期明显变缓;土体竖向冻胀变形在60~160 min内急剧增大,且冻胀量随深度增加而增大,整体规律与温度场分布密切相关;土体冻结产生的冻胀力对顶管水平受力影响较大,空顶管相对刚度较小而产生较大水平变形;在加载阶段,顶管受力与变形均以竖向为主。因空、实顶管刚度差异和冻土厚度不均匀的共同影响,空顶管竖向变形包含了“弯曲”与“压扁”并具有非线性特征,其跨中截面底部竖向位移峰值约为实顶管的1.6倍;加载至0.28 MPa时,管间冻土首先发生破坏,进而导致顶管间封水功能失效,实际施工中应重点监测空顶管的变形规律、管间冻土帷幕的温度变化及其完整性。研究成果可为管幕冻结法的施工与监测提供参考,也可为热力耦合数值计算模型提供验证依据。 展开更多

关键词 管幕冻结 复合结构 力学特性 相似模型试验

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管幕冻结法积极冻结方案模型试验研究 被引量：38

8

作者 胡向东 任辉 +2 位作者 陈锦 程勇 张军 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2014年第5期92-98,共7页

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程预支护体系采用管幕法与人工冻结技术相结合的全新"管幕冻结法"施工。根据工程实际情况,首次提出了在管幕钢管内部布置"圆形主力冻结管"、"异形加强冻结管"和"升... 港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程预支护体系采用管幕法与人工冻结技术相结合的全新"管幕冻结法"施工。根据工程实际情况,首次提出了在管幕钢管内部布置"圆形主力冻结管"、"异形加强冻结管"和"升温盐水限位管"三种特殊管路构成的冻结方案。为了研究该冻结方案的有效性与可控性,进行了大型物理模型试验。文章主要介绍了模型试验概况,重点分析了开挖前积极冻结阶段冻结的试验效果。试验结果表明,积极冻结阶段冻土帷幕发展显现了预期规律,冻结效果显著;管幕间形成良好的冻土帷幕,可确保良好的止水效果。 展开更多

关键词 港珠澳大桥 拱北隧道 管幕冻结法 模型试验 冻结方案

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拱北隧道管幕冻结法现场原型试验解冻温度场实测研究 被引量：27

9

作者 胡向东 方涛 +1 位作者 郭晓东 任辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1700-1705,共6页

为了能够更加全面地掌握解冻阶段温度场变化规律,采用现场原型试验研究了在解冻阶段两种不同解冻方式(自然解冻和"自然+强制"解冻)下温度场变化规律。试验表明,由于冻土量较小,解冻时间相比于一般冻结工程来说较短,而且利用... 为了能够更加全面地掌握解冻阶段温度场变化规律,采用现场原型试验研究了在解冻阶段两种不同解冻方式(自然解冻和"自然+强制"解冻)下温度场变化规律。试验表明,由于冻土量较小,解冻时间相比于一般冻结工程来说较短,而且利用常温盐水强制解冻,就能达到很好的效果。在空顶管的防通风措施解除后,自然解冻条件下冻土融化速率较快,不需要开启加强管的热盐水循环。该试验作为系统研究管幕冻结法冻结效果动态控制研究的重要一环,探究了管幕冻结法解冻规律,为实际施工提供了可靠的研究依据,能够有效地降低融沉影响。 展开更多

关键词 管幕冻结法 港珠澳大桥 拱北隧道 现场原型试验 解冻过程 温度场

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新型管幕冻结法不同管幕填充形式的温度场数值对比分析 被引量：22

10

作者 胡俊 刘勇 曾晖 《森林工程》 2015年第6期135-141,145,共8页

运用有限元软件分析新型管幕冻结法不同管幕填充形式的温度场发展规律,通过数值模型中的3条路径对冻土帷幕的发展、厚度变化和封闭性进行研究,研究得出:与拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护结构的形状更加多样;新型管幕冻结法... 运用有限元软件分析新型管幕冻结法不同管幕填充形式的温度场发展规律,通过数值模型中的3条路径对冻土帷幕的发展、厚度变化和封闭性进行研究,研究得出:与拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护结构的形状更加多样;新型管幕冻结法宜采用管幕钢管全部填充的形式,当采用空管时应在空管表面敷设保温层;在路径1上,冻结40d时冻土帷幕发展到距离冻结管中心800 mm,冻结前期管幕钢管未填充时降温较快,冻结后期管幕钢管全部填充时降温较快;在路径2和3上,空管界面温度在冻结前期降温较快,冻结后期各点温度反而升高,冻结40 d时各点温度约在6~13℃,实管界面温度随着冻结时间的增加越来越低,冻结40 d时各点温度为0^-5℃。 展开更多

关键词 管幕冻结法 管幕法 冻结法 数值模拟

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拱北隧道管幕冻结施工中限位管的冻结效果控制研究 被引量：18

11

作者 张军 胡向东 任辉 《隧道建设》 北大核心 2015年第11期1157-1163,共7页

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道采用管幕冻结法施工。为了获取合适的冻结施工参数,采用原型试验研究限位管的冻结效果控制作用。试验结果表明:当管幕冻结施工过程中实顶管正上方冻土发展较快时,可通过在限位管循环热盐水来控制冻土发展,... 港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道采用管幕冻结法施工。为了获取合适的冻结施工参数,采用原型试验研究限位管的冻结效果控制作用。试验结果表明:当管幕冻结施工过程中实顶管正上方冻土发展较快时,可通过在限位管循环热盐水来控制冻土发展,其中,限位管温度为8℃比2℃时能更好地控制冻土厚度;但是,若实顶管与空顶管之间的冻土及空顶管上方的冻土仍需要发展时,可采用2℃盐水,此时,冻土帷幕厚度继续增加,但幅度减小。因此,采用限位管控制冻土帷幕发展是可行的。 展开更多

关键词 管幕冻结施工 拱北隧道 温度场 原型试验 冻结效果控制

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管幕冻结暗挖工法冻结止水效果分析 被引量：16

12

作者 李剑 李志宏 胡向东 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期751-758,共8页

管幕冻结法是利用管幕配合冻结止水措施解决复杂建设条件下暗挖施工的一种创新性工法,该工法利用管幕顶管内冻结管路对管间土体进行冻结止水,在顶管管幕和冻结土体的超前支护下实施隧道暗挖施工。文章以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道冻... 管幕冻结法是利用管幕配合冻结止水措施解决复杂建设条件下暗挖施工的一种创新性工法,该工法利用管幕顶管内冻结管路对管间土体进行冻结止水,在顶管管幕和冻结土体的超前支护下实施隧道暗挖施工。文章以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道冻结方案为例,利用数值模拟手段对积极冻结期不同土层的冻结效果及圆形冻结管、异形冻结管开启时间进行了研究,结果表明圆形冻结管和异形冻结管宜同步开启。对维护冻结期开挖断面温度、风速进行模拟分析,结果表明开挖断面内空气温度宜控制在25℃,风速对冻结效果影响不大。 展开更多

关键词 拱北隧道 管幕冻结法 止水效果

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拱北隧道管幕冻结法管间冻结封水效果实测研究 被引量：16

13

作者 胡向东 李忻轶 +2 位作者 吴元昊 韩磊 张成斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2207-2214,共8页

基于现场实测数据,对拱北隧道管幕冻结法暗挖工程不同阶段的管间的实际冻结封水效果进行了分析。对于积极冻结期的两种不同交圈模式,利用单管公式对管间冻土厚度进行计算,结果表明在工程允许的时间内管幕间冻土即可形成交圈,从而说明管... 基于现场实测数据,对拱北隧道管幕冻结法暗挖工程不同阶段的管间的实际冻结封水效果进行了分析。对于积极冻结期的两种不同交圈模式,利用单管公式对管间冻土厚度进行计算,结果表明在工程允许的时间内管幕间冻土即可形成交圈,从而说明管幕具有初步的封水性能。交圈后,利用双管公式对管间冻土厚度进行计算,结果显示冻土帷幕发展并不均匀,纵向上靠近中间的冻土发展好于端部的,横向上靠近下部的冻土发展好于上部的,此外台风等自然灾害对于地表附近冻土的影响是可控的。对于开挖期,管间温度实测数据表明:试开挖期间对施工进度的严格精细控制有利于减小管间冻土的弱化;正式开挖期间开挖热扰动对于接近紧挨开挖面的冻土造成显著影响,而稍远一些的冻土则几乎不受影响。考虑20cm的折减后,冻土帷幕仍能保持足够的冻土厚度以达到封水效果。研究验证了管间封水效果,论证了工法的合理性,为以后类似工程的开展提供了借鉴和指导。 展开更多

关键词 港珠澳大桥 管幕冻结法 封水效果 温度场 实测研究

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施工热扰动对管幕冻结止水帷幕影响研究 被引量：15

14

作者 李志宏 王文州 胡向东 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第S2期374-379,共6页

人工冻结、管幕施工工法虽已成功应用于工程实践,但将两者结合的"管幕冻结法"尚十分少见,针对施工热扰动(包括开挖施工、衬砌混凝土浇筑等)对冻结止水帷幕的影响尚未见相关研究。本文以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道管幕冻结... 人工冻结、管幕施工工法虽已成功应用于工程实践,但将两者结合的"管幕冻结法"尚十分少见,针对施工热扰动(包括开挖施工、衬砌混凝土浇筑等)对冻结止水帷幕的影响尚未见相关研究。本文以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道管幕冻结工程为依托,通过模型试验,对由于施工热扰动导致的冻结止水帷幕弱化作用进行了研究。根据研究结果,施工开挖、衬砌混凝土浇筑热扰动对冻结止水帷幕的影响有限。开挖热扰动的影响程度与开挖面裸露时间关系密切,加强冻结管可有效抑制混凝土水化热对冻土的影响。 展开更多

关键词 施工 热扰动 管幕冻结法 止水帷幕 影响

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新型管幕冻结法温度场数值分析 被引量：11

15

作者 胡俊 卫宏 +2 位作者 曾晖 刘勇 李玉萍 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1165-1172,共8页

运用有限元软件分析新型管幕冻结法温度场发展与分布规律,通过数值模型中的6条路径对冻土帷幕的发展、厚度变化和封闭性进行研究,结果表明:冻结8 d时圆形冻土帷幕开始交圈,30 d时管幕间冻土帷幕已经形成,为平均温度-18℃的0.6 m厚冻结壁... 运用有限元软件分析新型管幕冻结法温度场发展与分布规律,通过数值模型中的6条路径对冻土帷幕的发展、厚度变化和封闭性进行研究,结果表明:冻结8 d时圆形冻土帷幕开始交圈,30 d时管幕间冻土帷幕已经形成,为平均温度-18℃的0.6 m厚冻结壁,40 d时管幕间平均温度-18℃的冻土帷幕厚度达到0.8 m,且有透过管幕发展成连续冻结壁的趋势;冻结16 d时0℃以下冻土帷幕厚度已达1 m,-10℃以下冻土帷幕厚度达到1 m所需冻结时间为35 d;钢材与冻土界面上的温度在冻结20 d时都降到了0℃以下,在冻结40 d时都降到了-10℃以下。所得结果可为今后类似工程设计提供理论参考依据。 展开更多

关键词 管幕冻结法 管幕法 冻结法 数值模拟

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管幕冻结特殊布管形式稳态温度场解析解 被引量：11

16

作者 胡向东 洪泽群 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期113-121,154,共10页

为了给管幕冻结这一新型地下工程施工方法的设计与施工提供参考,针对港珠澳大桥拱北隧道口岸暗挖段的管幕冻结工法,考虑积极冻结过程中所使用的"圆形主力冻结管"和"异形加强冻结管"2种类型冻结管的特殊布置形式,通... 为了给管幕冻结这一新型地下工程施工方法的设计与施工提供参考,针对港珠澳大桥拱北隧道口岸暗挖段的管幕冻结工法,考虑积极冻结过程中所使用的"圆形主力冻结管"和"异形加强冻结管"2种类型冻结管的特殊布置形式,通过对实际问题进行适当简化,提出单圈冻结管错位布置的冻结模型。在此基础上,首先利用保角变换将单圈管不等距模型转化为单排管不等距模型,然后结合Laplace方程边界条件可分离的特性,利用2个单排管等间距模型叠加求解单排管不等距模型,最后得到管幕冻结法单圈管错位布置的温度场解析解。结合该解析解,选取管幕冻结法布管形式1个周期单元上3个特征位置的截面进行温度分析,并利用ANSYS数值软件对特征面上的理论温度分布进行对比验证,最后根据拱北隧道实际施工参数对其管幕冻结效果进行求解分析和直观的温度场云图展示。研究结果表明:在管幕冻结法冻结管单圈错位布置形式下,各特征面的温度均能降至较低的负温,远低于土体冻结温度,"管间封水"的效果能够得到保证;对比而言主面上温度最低,较近两冻结管之间的界面1温度略低于主面温度,在冻结管布置圈径上,各组参数下界面1的温度均能达到-15℃以下,且温度随着冻结管错位角度减小而降低;各特征面上,温差最大位置出现在冻结管布置轴面上,温度差异随着冻结过程的进行逐渐减小,冻土帷幕内的温度分布趋于稳定。 展开更多

关键词 隧道工程 稳态温度场 保角变换 管幕冻结法 单圈管 解析解

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异形加强冻结管在管幕冻结法中的冻结效果及使用方法研究 被引量：9

17

作者 任辉 胡向东 +1 位作者 陈锦 张军 《隧道建设》 北大核心 2015年第11期1169-1175,共7页

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程口岸暗挖段的超前预支护体系采用管幕冻结法,该工法将3种功能不同的特殊冻结管内置在顶管内进行冻结封水。其中异形加强冻结管主要起到减少或是抵消由于开挖和施作衬砌引起的热扰动以抵御冻土弱化的作... 港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程口岸暗挖段的超前预支护体系采用管幕冻结法,该工法将3种功能不同的特殊冻结管内置在顶管内进行冻结封水。其中异形加强冻结管主要起到减少或是抵消由于开挖和施作衬砌引起的热扰动以抵御冻土弱化的作用。结合管幕冻结法大型物理模型试验,重点分析异形加强冻结管的冻结效果及其使用方法。结果表明:1)异形加强冻结管降温效果明显,能抵御开挖和施作衬砌带来的热扰动;2)提前开启异形加强冻结管,形成良好的冻土帷幕后开挖更安全。 展开更多

关键词 港珠澳大桥 拱北隧道 管幕冻结法 异形加强冻结管 模型试验

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拱北隧道“钢管-冻土”复合结构承载力试验研究 被引量：9

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作者 胡向东 邓声君 汪洋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1481-1490,共10页

管幕冻结法作为一种新型的隧道预支护工法,目前已被应用于港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道施工中。管幕冻结法是利用顶管技术在隧道四周顶入大直径顶管,并利用冻结法将顶管之间的土体冻结起来,形成水密性的预支护结构。为了研究钢管-冻土... 管幕冻结法作为一种新型的隧道预支护工法,目前已被应用于港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道施工中。管幕冻结法是利用顶管技术在隧道四周顶入大直径顶管,并利用冻结法将顶管之间的土体冻结起来,形成水密性的预支护结构。为了研究钢管-冻土复合结构在确保封水时的极限承载力和变形能力,以探求合理冻土温度,采用冻土单轴压缩试验机,对4种不同冻土温度进行钢管-冻土复合结构模型试验,并提出了封水条件下的极限状态判据,通过分析荷载-位移曲线,得到复合结构在封水条件下的极限承载力和变形能力。试验结果表明：温度较高时,冻土协调变形能力较好,但由于冻土本身强度较低,复合结构在封水条件下的极限承载力和变形能力较差;类似地,冻土温度较低时,强度较大,但由于冻土跟随钢管协调变形能力较差,在封水条件下的极限承载力和变形能力也较差;当温度适中时,冻土跟随钢管协调变形能力和冻土本身强度均处于相对理想状态,此时复合结构在封水条件下的极限承载力和变形能力相对较强,即在确保封水性能时所能承受变形的能力和极限荷载均较大。试验研究确定了该理想温度约为-10℃,该温度在拱北隧道管幕冻结实际施工中被采用,对类似工程施工具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 管幕冻结法 拱北隧道 港珠澳大桥 钢管-冻土复合结构 模型试验 冻结温度

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拱北隧道管幕冻结法温度场数值计算 被引量：8

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作者 龙伟 荣传新 +1 位作者 段寅 郭轲 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期160-168,共9页

以港珠澳大桥珠海连接段拱北隧道为工程实例,研究管幕冻结法的温度场发展规律,基于二维多孔介质传热理论,采用有限元软件COMSOL对积极冻结期的实际工况进行数值计算,模拟结果通过现场实测验证,研究了温度场在异形冻结管开启前后的发展... 以港珠澳大桥珠海连接段拱北隧道为工程实例,研究管幕冻结法的温度场发展规律,基于二维多孔介质传热理论,采用有限元软件COMSOL对积极冻结期的实际工况进行数值计算,模拟结果通过现场实测验证,研究了温度场在异形冻结管开启前后的发展与分布规律。结果表明:冻结30 d时,实顶管完全被冻土包裹,并且顶管之间开始形成连续的冻土帷幕;冻结50 d时,空顶管被冻土完全包裹;冻结90 d时,实顶管和空顶管处冻土帷幕厚度达到2.0 m,满足设计要求。在异形冻结管开启前、开启后10 d内和开启后10~20 d内,两顶管间中点处温度测点的平均温度变化速率分别为-0.86℃/d,-0.88℃/d和-0.25℃/d,之后各测点温度趋于稳定,进而形成温度较为均匀的冻土帷幕。研究成果可为类似冻结工程提供技术参考。 展开更多

关键词 管幕冻结法 温度场 冻土帷幕 数值计算 港珠澳大桥拱北隧道

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异形加强冻结管外壁保温对管幕冻结效果影响试验研究

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作者 任辉 洪泽群 张军 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期100-108,共9页

新型管幕冻结法冻结系统由充填混凝土的实顶管内布置圆形主力冻结管和限位管、未充填混凝土的空顶管内布置异形加强冻结管组成。为分析该新型管幕冻结系统中空顶管周围的冻结效果,通过拱北隧道管幕冻结现场原型试验,对空顶管中异形加强... 新型管幕冻结法冻结系统由充填混凝土的实顶管内布置圆形主力冻结管和限位管、未充填混凝土的空顶管内布置异形加强冻结管组成。为分析该新型管幕冻结系统中空顶管周围的冻结效果,通过拱北隧道管幕冻结现场原型试验,对空顶管中异形加强冻结管是否采取外表面保温措施展开研究,利用冻土帷幕厚度的变化对异形加强冻结管保温措施与不保温状态进行冻结效果对比分析。结果表明:异形加强冻结管保温不利于冻土帷幕的形成,随着冻结时间推移,冻土帷幕的发展会越来越慢;协同冻结模式下60 d后保温与不保温的冻土厚度之差约为冻结20 d的2倍。可以把空顶管作为“大冻结管”来考虑,利用异形加强冻结管对空顶管内部整体降温,更有利于顶管周围冻土帷幕的发展。 展开更多

关键词 管幕冻结法 异形加强冻结管 冻结管保温 现场试验 拱北隧道

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