黏土地层联络通道冻结壁厚度优化设计及应用研究 被引量：4

1

作者 郑立夫 高永涛 +2 位作者 周喻 程业 田书广 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期5-11,共7页

为解决传统冻结壁设计方法不能真实、合理地反映黏土地层中联络通道冻结壁实际受力情况,进而导致冻结壁厚度设计过于保守的问题,结合黏土地层直墙拱形冻结壁实际受力特点,基于对冻结壁支护压力的合理计算,提出1种适用于黏土地层冻结壁... 为解决传统冻结壁设计方法不能真实、合理地反映黏土地层中联络通道冻结壁实际受力情况,进而导致冻结壁厚度设计过于保守的问题,结合黏土地层直墙拱形冻结壁实际受力特点,基于对冻结壁支护压力的合理计算,提出1种适用于黏土地层冻结壁厚度设计的优化方法。结果表明:与传统设计方法相比,该方法所确定冻结壁支护压力与实际施工环境中冻结壁受力状态吻合效果更好,并且能够提供合理的安全储备;经数值计算和现场应用验证,计算所得冻结壁设计方案可以满足施工环境中的承载力及变形稳定性要求;且相较传统设计方案,所得方案兼具安全性与经济性,可有效规避因设计过于保守和冻结周期过长引起的冻胀、融沉变形过大等工程灾害的风险;该方法高效、易行,可为传统冻结壁设计方法提供必要补充,亦可为类似工程的施工设计提供有益参考。 展开更多

关键词 黏土地层 联络通道 直墙拱形冻结壁厚度 优化设计

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厚600 m以上冲积层冻结壁厚度设计方法研究 被引量：14

2

作者 李功洲 陈道翀 高伟 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期150-156,共7页

冻结法凿井是井筒穿过厚600 m及以上冲积层的主要凿井方法,冻结壁厚度设计计算方法是深厚冲积层冻结法凿井必须要攻克的难题之一。且深厚冲积层冻结壁厚度计算公式中涉及的相关参数难以确定,无法在工程中设计应用。结合赵固二矿西风井厚... 冻结法凿井是井筒穿过厚600 m及以上冲积层的主要凿井方法,冻结壁厚度设计计算方法是深厚冲积层冻结法凿井必须要攻克的难题之一。且深厚冲积层冻结壁厚度计算公式中涉及的相关参数难以确定,无法在工程中设计应用。结合赵固二矿西风井厚704.6 m冲积层冻结法凿井工程实践,提出厚600~1 000 m冲积层冻结壁设计时可采用经典的多姆克计算公式、维亚洛夫-扎列茨基有限段高塑性计算公式分别计算砂性土层、黏性土层冻结壁厚度,并提出计算公式中掘进段高、冻土抗压强度等关键参数取值方法。提出厚600 m以上冲积层冻结法凿井深部采用爆破掘进时,应将爆破掘进段高作为计算段高代入维亚洛夫-扎列茨基有限段高塑性计算公式,从而计算得到正确的黏性土层冻结壁厚度。针对深部不同层位地层冻土抗压强度试验值具有很大离散性的特点,提出冻结壁设计要从安全性、先进性、经济合理性的角度综合考量,系统分析冻土、非冻土抗压强度试验特点和深厚冲积层冻结段掘进工艺特点,冻土计算强度选取应区分均值与低值,均值用来计算各层位一般状态下的冻结壁厚度,低值用来核算层位最不利情况下的冻结壁厚度。提出合理发挥掘砌段高调控对冻结壁稳定性的影响作用,确定深厚冲积层黏性土层控制层位冻土计算强度取值和冻结壁设计厚度。设计方法在工程实践得到验证,取得安全优质、经济合理、快速施工的效果,科学指导了施工。 展开更多

关键词 冻结法凿井 深厚冲积层 冻结壁厚度 掘进段高 冻土抗压计算强度 设计方法

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基于结构力学力法的地铁联络通道冻结壁厚度设计研究 被引量：9

3

作者 方亮文 李方政 +1 位作者 崔灏 丁航 《城市轨道交通研究》 北大核心 2020年第3期117-121,126,共6页

介绍了人工冻结法的基本原理以及人工冻结法中选用合适冻结壁厚度的重要性。现有的冻结壁厚度设计方法无法适用于地铁联络通道冻结壁厚度设计计算,因此结合地铁联络通道的实际受力特点,提出采用结构力学力法设计冻结壁厚度。建立了新的... 介绍了人工冻结法的基本原理以及人工冻结法中选用合适冻结壁厚度的重要性。现有的冻结壁厚度设计方法无法适用于地铁联络通道冻结壁厚度设计计算,因此结合地铁联络通道的实际受力特点,提出采用结构力学力法设计冻结壁厚度。建立了新的冻结壁结构计算模型,求解冻结壁各截面内力;再利用冻结壁应满足的应力强度条件推导出冻结壁厚度与任意截面所受内力的关系式,计算联络通道的冻结壁设计厚度;利用推导出的冻结壁厚度计算公式,结合哈尔滨地铁联络通道的冻结法施工案例,计算出该联络通道冻结壁设计厚度取2.0 m;利用ANSYS数值分析软件验证了该种冻结壁厚度设计方法满足设计要求。 展开更多

关键词 地铁 联络通道 冻结壁厚度 结构力学力法

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渗流条件下地铁联络通道冻结温度场扩展规律分析

4

作者 韩昀希 冯利华 +3 位作者 任全军 沈宇鹏 刘欣 张莹晨 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第7期147-155,191,共10页

地层人工冻结法是地铁联络通道开挖施工中常用的一种能够隔绝地下水并提高地层强度的工法,现场监测数据分析表明地下水渗流是影响地层冻结效果的重要因素。为进一步探究渗流条件下地铁联络通道冻结温度场的发展规律,优化冻结设计方案,... 地层人工冻结法是地铁联络通道开挖施工中常用的一种能够隔绝地下水并提高地层强度的工法,现场监测数据分析表明地下水渗流是影响地层冻结效果的重要因素。为进一步探究渗流条件下地铁联络通道冻结温度场的发展规律,优化冻结设计方案,依托实际工程现场监测数据,分析渗流对地层温度分布的影响,通过理论推导建立流-热耦合分析方法并与特征断面的监测数据进行对比验证,借助数值仿真预测不同渗流速度、盐水温度、季节进行冻结施工的效果,最后对冻结管布设位置进行优化设计。结果表明:所建立的计算分析模型与监测数据相比,地层的温度变化趋势相同,降温曲线数值接近,最终误差在2℃以内,能够较准确地预测渗流作用下冻结温度场分布。当地层渗流速度大于13.5 m/d时,按照现有设备的工作效率及冻结管布置方案,冻结壁将无法完全交圈。降低盐水温度以及选择冬季施工能够有效提高冻结壁的发展速度,对于冻结壁迎水面,盐水温度为-36℃和冬季施工最多可将冻结锋面的扩展速度分别提高3倍和1.5倍,冻结壁背水面也可分别提高96.4%和41.5%。在不改变冻结管总数的原则下,将背水面外侧冻结管移动至迎水面外侧,加强上游的冻结,仅21 d冻结壁厚度便达到设计要求,此冻结管布置优化方案能够大大提高面对高流速渗流时的冻结效率。 展开更多

关键词 地铁 联络通道 人工地层冻结法 渗流地层 流-热耦合 冻结壁厚度 冻结管布置优化

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潘集矿区冻结壁平均温度及冻结孔布置圈径的探讨 被引量：35

5

作者 陈文豹 汤志斌 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 1982年第2期146-152,154,共8页

潘集矿区的冲积层厚、含水的砂性土层埋藏深、膨胀性粘土层厚、地压及水压大、地温高。在如此复杂的地质条件下,如何正确计算冻结壁厚度和冻结孔布置圈径,具有特别重要的意义本文在潘集冻结试验井、潘一东风井和潘二南风井的冻结壁温度... 潘集矿区的冲积层厚、含水的砂性土层埋藏深、膨胀性粘土层厚、地压及水压大、地温高。在如此复杂的地质条件下,如何正确计算冻结壁厚度和冻结孔布置圈径,具有特别重要的意义本文在潘集冻结试验井、潘一东风井和潘二南风井的冻结壁温度场试验实测和理论计算的基础上,对冻结壁的平均温度特性和内外侧厚度比值等进行了分析研究,提出了有效厚度的冻结壁平均温度和冻结孔布置圈径的计算公式,并在潘集等矿区的深井冻结设计中应用,取得了良好的效果。 展开更多

关键词 冻结壁 平均温度 冻结孔 设计厚度 冻结壁厚度 潘集矿区

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高流速卵石地层地铁联络通道人工冻结温度场研究 被引量：3

6

作者 韩昀希 冯利华 +2 位作者 任全军 沈宇鹏 刘欣 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第12期5134-5142,共9页

地铁联络通道的开挖经常受到地下水干扰,人工地层冻结法凭借其优秀的封水性和适应性成为富水地层联络通道施工的首选工法。依托北京地铁12号线苏州桥站~人民大学站区间1#联络通道冻结工程,通过现场实测研究地层温度场和泄压孔压力的发... 地铁联络通道的开挖经常受到地下水干扰,人工地层冻结法凭借其优秀的封水性和适应性成为富水地层联络通道施工的首选工法。依托北京地铁12号线苏州桥站~人民大学站区间1#联络通道冻结工程,通过现场实测研究地层温度场和泄压孔压力的发展规律,分析冻结帷幕的交圈特征,确定高流速地层冻结壁薄弱位置。结果表明:盐水去回路温度在冻结初期迅速下降,而后降速减缓并最终稳定在-28℃以下;测温孔中土体与管片交界处的温度高于土体内部,渗流上游冻结壁温度高于下游,这些区域应当重点监测;冻结至59 d时,利用基于实际降温速率的分阶段冻结壁厚度计算方法求得不同截面位置处的冻结壁最小厚度为2495.2 mm,同时泄压孔压力已全部释放并保持稳定,冻结壁不再发展,满足联络通道开挖要求。研究成果能为高流速地层的人工冻结参数选取和监测提供理论支持。 展开更多

关键词 联络通道 人工地层冻结法 温度场 冻结壁厚度 冻胀力

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深表土冻结壁变形规律 被引量：4

7

作者 郭永富 《中国工程科学》 2011年第11期81-88,共8页

利用ANSYS软件建立数学模型,分析不同地压、不同冻结壁厚度、不同冻结壁平均温度、不同开挖段高与冻结壁变形之间的关系。通过研究发现,井帮位移随冻结壁平均温度的降低、冻结壁厚度的增大而减小,随施工段高增大、地层地压值的增大而增... 利用ANSYS软件建立数学模型,分析不同地压、不同冻结壁厚度、不同冻结壁平均温度、不同开挖段高与冻结壁变形之间的关系。通过研究发现,井帮位移随冻结壁平均温度的降低、冻结壁厚度的增大而减小,随施工段高增大、地层地压值的增大而增大,且地压值的变化对冻结壁的变形影响最为显著。据此提出了深表土冻结壁应按变形条件进行设计,且施工段高是影响冻结壁稳定性的极为重要的参数,在施工中应严格控制。研究提出当冻结壁厚度为10 m左右,平均温度达到-20℃时,采取降低冻结壁平均温度的方式比增加冻结壁厚度能更加有效地提高冻结壁的稳定性。研究成果对于指导深表土冻结工程设计与施工,实现矿井冻结工程安全、优质、高效、节能,具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 井帮位移 冻结壁厚度 平均温度 掘砌段高

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富水砂层交叠联络通道冻结设计方案研究 被引量：2

8

作者 石立民 叶玉西 +1 位作者 杜有超 董世卓 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期148-154,共7页

与常规联络通道冻结相比,交叠联络通道的冻结体量大、开挖构筑时间长、冻结孔布置形式更加复杂,其冻结设计与常规冻结设计有明显差异。为实现富水砂层叠落区间联络通道安全高效施工,结合叠落区间交叠联络通道结构形式,进行异型联络通道... 与常规联络通道冻结相比,交叠联络通道的冻结体量大、开挖构筑时间长、冻结孔布置形式更加复杂,其冻结设计与常规冻结设计有明显差异。为实现富水砂层叠落区间联络通道安全高效施工,结合叠落区间交叠联络通道结构形式,进行异型联络通道冻结方案设计。首先,在哈尔滨地铁3号线2期河松街站工程现场取土,并送至冻土实验室进行土体低温物理力学试验,得到-10℃时低温土体物理力学参数,确定粉质黏土-10℃环境下单轴抗压强度为3.53 MPa;根据试验结果进行冻结壁厚度设计,得到通道顶部及侧墙冻结壁厚度为3.0 m,集水井底部冻结壁厚度为4.0 m,平均温度为-10℃。数值计算结果表明,冻结壁强度和位移指标均满足安全要求。根据冻结壁厚度布置冻结孔,提出“地面垂直+洞内水平冻结”加固方式。针对距离建筑物较近的特点,为控制冻胀,采用地面垂直泄压孔与洞内水平泄压孔相结合的方式,施工期间地表最大冻胀量为8.59 mm,对环境影响可控。工程实践表明,采用该设计方案开挖工作面稳定性好,冻胀量可控。 展开更多

关键词 冻结设计方案 富水砂层 交叠联络通道 冻结壁厚度 冻结施工

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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

9

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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人工水平冻结地表融沉规律的数值分析 被引量：2

10

作者 赵廷红 王冬 +1 位作者 毕贵权 李宁 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2014年第5期121-125,共5页

人工水平冻结法施工中解冻融缩与地表移动问题是其首要的环境岩土工程问题,预测和控制融沉量是冻结法能否成功实施的关键因素.通过系统数值试验研究各冻结设计参数对人工水平冻结地表融沉的影响规律.研究表明:地表最大融沉位移随冻结壁... 人工水平冻结法施工中解冻融缩与地表移动问题是其首要的环境岩土工程问题,预测和控制融沉量是冻结法能否成功实施的关键因素.通过系统数值试验研究各冻结设计参数对人工水平冻结地表融沉的影响规律.研究表明:地表最大融沉位移随冻结壁厚度、隧道半径、融沉系数的增大而增大,随隧道埋深的增大而减小,各参数对人工冻结引起地表融沉的影响效果由大到小排序依次是土体融沉系数、冻结壁厚度、隧道半径、隧道埋深.根据数值模拟结果,建议在实际工程中,采用强制解冻,跟踪注浆;减少冻结时间即减少冻结壁厚度;以降低土体中的初始含水量即减小融沉系数等措施来减小融沉及其对周围环境的影响. 展开更多

关键词 人工水平冻结 冻结壁厚度 融沉系数 隧道半径 隧道埋深

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渗流作用下砂层冻结模型试验研究 被引量：8

11

作者 苏彦林 岳祖润 +2 位作者 李晓康 张松 周圆 《铁道标准设计》 北大核心 2020年第10期94-100,108,共8页

在地下水渗流地层进行冻结法施工时极易发生工程事故,为评估冻结效果,确保施工安全,应对冻结壁发展规律及其厚度计算进行深入研究。基于相似准则,通过室内模型试验,研究静水和不同渗流速度下饱和砂层冻结温度场分布规律,同时基于巴霍尔... 在地下水渗流地层进行冻结法施工时极易发生工程事故,为评估冻结效果,确保施工安全,应对冻结壁发展规律及其厚度计算进行深入研究。基于相似准则,通过室内模型试验,研究静水和不同渗流速度下饱和砂层冻结温度场分布规律,同时基于巴霍尔金温度场解析解,提出适用于渗流条件下冻结壁厚度的计算方法。研究表明:静水冻结时,饱和砂层冻结温度场呈对称分布,冻结壁交圈后温度场和巴霍尔金温度场解析解基本一致;渗流冻结时,冻结壁交圈时间变长,交圈位置偏向下游,上下游温度场差异性明显,渗流速度介于2.3~2.5 m/d时,冻结壁难以交圈;所提出的渗流条件下冻结壁厚度公式计算结果和模型试验实测值较为吻合。研究结果对渗流地层冻结规律认识及冻结效果评估具有指导意义。 展开更多

关键词 渗流地层 冻结法 模型试验 温度场 冻结壁厚度 计算公式

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深厚软岩地层冻结关键技术 被引量：6

12

作者 程志彬 张步俊 陈章庆 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第8期98-102,152,共6页

为完善软岩地层冻结理论体系,研究了冻结壁厚度计算方法和基岩冻结的特性,在深部软岩地层冻结工程中,在分析基岩冻结特性、基岩地压特性与冻结强度特性,以及这些特性在冲积层中的异同点的基础上,得出了深厚含水基岩仍可采用多姆克公式,... 为完善软岩地层冻结理论体系,研究了冻结壁厚度计算方法和基岩冻结的特性,在深部软岩地层冻结工程中,在分析基岩冻结特性、基岩地压特性与冻结强度特性,以及这些特性在冲积层中的异同点的基础上,得出了深厚含水基岩仍可采用多姆克公式,以及在地压与冻土强度上进行优选的基岩冻结壁厚度计算方法;在冻结设计过程中应用冻结壁形成特性综合分析方法,结合工程实例进行分析预测,提出冻结设计优化方案,在冻结施工过程中制定和采用相应的冻结和监测调控措施,重点对冻结盐水温度、流量进行有效监测与调控,实现了冻结工程的安全快速施工。 展开更多

关键词 冻结施工 深厚软岩 冻结壁厚度 冻结设计

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深立井软岩地层冻结施工关键技术探讨 被引量：6

13

作者 程志彬 张步俊 《煤炭工程》 北大核心 2018年第6期51-53,共3页

针对深立井软岩地层冻结施工技术,通过对蒙陕甘宁等西部地区多个立井冻结工程的实践总结,从冻结方案选择、冻结技术参数取值、冻结及掘砌施工控制指标等方面对软岩地层冻结关键技术进行了系统阐述,提出了西部软岩地层以白垩系底界为冻... 针对深立井软岩地层冻结施工技术,通过对蒙陕甘宁等西部地区多个立井冻结工程的实践总结,从冻结方案选择、冻结技术参数取值、冻结及掘砌施工控制指标等方面对软岩地层冻结关键技术进行了系统阐述,提出了西部软岩地层以白垩系底界为冻结控制层位、利用有限段高塑性体极限状态强度条件公式计算冻结壁厚度的观点,并总结出相对应的冻结法施工技术要点,可为今后类似地层深立井冻结工程施工提供参考。 展开更多

关键词 深立井 软岩地层 冻结法 冻结壁厚度

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刊首语

14

作者 无 《煤炭工程》 北大核心 2020年第11期I0003-I0003,共1页

煤矿井筒在穿过500m以上的冲积层需采用冻结法凿井,需要设计和施工具有高承载能力的井壁,井下现浇高强度混凝土是提高井壁承载能力较为可行的方法。冲积层厚度超过500m后,混凝土设计强度等级需大于C80,否则设计的井壁过厚,会造成井筒掘... 煤矿井筒在穿过500m以上的冲积层需采用冻结法凿井,需要设计和施工具有高承载能力的井壁,井下现浇高强度混凝土是提高井壁承载能力较为可行的方法。冲积层厚度超过500m后,混凝土设计强度等级需大于C80,否则设计的井壁过厚,会造成井筒掘进直径大,冻结壁厚度大,冻结需冷量大等问题;在短段掘砌作业时,过厚的井壁易引起冻结壁损伤融化,使部分井壁较长时间处于悬吊状态,导致井壁拉裂,使工程造价剧增甚至无法实施。因此,强度等级大于C80混凝土的井壁施工和设计技术已成为冻结法凿井应用于更深厚冲积层冻结法凿井成败的关键。 展开更多

关键词 冻结法凿井 井筒掘进 深厚冲积层 冻结壁厚度 短段掘砌 设计强度等级 高强度混凝土 刊首语

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