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题名渗流条件下地铁联络通道冻结温度场扩展规律分析
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作者
韩昀希
冯利华
任全军
沈宇鹏
刘欣
张莹晨
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机构
北京交通大学土木建筑工程学院
中铁一局集团第二工程有限公司
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出处
《铁道标准设计》
北大核心
2025年第7期147-155,191,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(42172291)
北京市自然科学基金项目(8212014)
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2023JBZY026)。
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文摘
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。
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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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Keywords
metro
cross passage
artificial ground freezing method
seepage stratum
thermal-hydraulic coupling
frozen wall thickness
optimization of freezing pipe layout
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分类号
U231
[交通运输工程—道路与铁道工程]
TU43
[建筑科学—岩土工程]
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