1、上海軟土凍結(jié)加固凍脹防治技術(shù)的模擬試驗(yàn)研究                        摘要:結(jié)合上海地鐵建設(shè)工程實(shí)際,采用模擬試驗(yàn)的方法,分別對(duì)預(yù)留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法抑制凍脹的機(jī)理、防治凍脹的效果以及影響凍脹的相關(guān)因素進(jìn)行綜合分析和試驗(yàn)研究,從而為上海軟土凍結(jié)加固凍脹的防治提供了理論依據(jù)和有關(guān)的參考數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞:凍脹;防治技術(shù);模擬試驗(yàn) &

2、#160;     眾所周知,土層的人工凍結(jié)過(guò)程,伴有明顯的凍脹現(xiàn)象。對(duì)于煤礦井筒或其它一些野外凍結(jié)工程,凍結(jié)對(duì)周圍土體的影響不甚重要。但在城市中施工則不同,地鐵車站、隧道等一般都位于繁華地段。由于凍脹作用,勢(shì)必對(duì)周圍土體在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生影響,危及建筑物和管線的安全。      目前,國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)凍結(jié)過(guò)程中凍脹的產(chǎn)生機(jī)理做了許多研究1,但對(duì)城市軟土凍結(jié)工程凍脹防治技術(shù)的研究卻少見(jiàn)。為了填補(bǔ)這一空白,本文結(jié)合上海地鐵建設(shè)工程實(shí)際,采用模擬試驗(yàn)的方法,分別對(duì)預(yù)留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法抑制凍脹的機(jī)理、防治效果

3、及其影響因素進(jìn)行綜合分析研究,為軟土凍結(jié)加固凍脹的防治提供了理論依據(jù)和有關(guān)的參考數(shù)據(jù)。1 原型工程簡(jiǎn)介      原型工程為上海市地鐵一號(hào)線上體館車站與明珠線二期上體場(chǎng)車站的換乘站“”型水平凍結(jié)施工。該換乘站結(jié)構(gòu)由并列的上行線隧道、換乘通道和下行線隧道三部分組成,橫截面尺寸高約5.8,寬21.45。換乘長(zhǎng)度21.7。換乘頂板標(biāo)高-10.08,底板底標(biāo)高為-15.82。換乘段之頂板即是一號(hào)線上體館站的底板,其上方地面為立交橋。該區(qū)的地質(zhì)狀況大致為:換乘段開(kāi)挖的土層為2層砂質(zhì)粘土夾粉質(zhì)砂土,含水量32.2%,滲透系數(shù)大,屬于強(qiáng)凍脹土層,層厚約4.8

4、2。該土層的上方為厚約9.37的1的灰色淤泥質(zhì)粘土,下方為1-1粘土厚約4.32,均屬于強(qiáng)凍脹土層,其凍結(jié)過(guò)程中將伴隨有較大的凍脹力和凍脹變形。為了防止凍脹使一號(hào)線地鐵車站底板產(chǎn)生較大的變形,必須嚴(yán)格做好凍脹的防治工作。為此,對(duì)凍脹防治技術(shù)的模擬試驗(yàn)研究就顯得尤為必要。2凍脹防治技術(shù)的模擬試驗(yàn)2.1 模化設(shè)計(jì)      以溫度場(chǎng)相似為基礎(chǔ)的凍結(jié)模擬試驗(yàn)諸多影響因素中,長(zhǎng)度、時(shí)間、溫度、熱量和質(zhì)量等為基本物理量,其它為導(dǎo)出量。根據(jù)函數(shù)式和項(xiàng)式,可得到幾個(gè)主要相似準(zhǔn)則2: 幾何縮比:均等于1,所以=1,即模型各點(diǎn)與原模型各點(diǎn)相應(yīng)溫度值相等。

5、0;                        3 結(jié)語(yǔ)      (1)從模擬的結(jié)果來(lái)看,在實(shí)際凍結(jié)施工中采用預(yù)留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法能夠有效的控制凍脹的發(fā)展,起到保護(hù)一號(hào)線車站底板的目的。      (2)全拔除預(yù)留管的凍脹量和部分拔除預(yù)留管的凍脹量較未采取措施的凍脹量分別減少了64.4%和25.3%。預(yù)留管拔除的時(shí)間應(yīng)選在凍土交圈前后。      (3)熱鹽水循環(huán)不會(huì)降低凍土墻的強(qiáng)度。在循環(huán)時(shí)間和熱鹽水溫度相同的情況下,當(dāng)熱鹽水流量達(dá)到0.8283/時(shí),繼續(xù)增加鹽水流量對(duì)抑制凍脹影響不大。 參考文獻(xiàn):1徐學(xué)祖,何平,張建明.土體凍結(jié)和凍脹研究的新進(jìn)展.冰川凍土,1997,19(3):