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由于渗流作用下的冻结壁发育规律不明等原因,部分冻结法施工工程依靠人工经验,缺乏科学的预测模型,与精准化设计和控制还有很长的距离。为探索渗流作用下冻结法施工中粗粒土层冻结壁的演化规律,本文首先建立冻结法施工数值模型,并通过室内模型试验反演验证所建立模型的有效性和适用性。之后,考虑渗流速度、冻结管间距、环境温度、含水率和导热系数等五个因素,开展冻结壁形成正交数值试验,确定冻结壁交圈时间和厚度的主控因素。最后,通过数值模拟研究主控因素作用下冻结壁的发育和演化规律。基于结果建立临界流速、冻结壁厚度、冻结壁交圈时间的预测模型,给出冻结法施工参数的选择方案。结果表明,建立的冻土水热相变耦合模型可有效模拟渗流条件下土体冻结过程,能够满足冻结壁发育过程计算分析的需要。基于正交数值试验结果发现,渗流速度对冻结壁厚度和交圈时间的贡献百分比分别为78%和52%,是影响冻结壁能否交圈和最终厚度的主控因素。当渗流速度超过一定阈值时,冻结壁无法交圈。本文将这一阈值定义为冻结法施工中的临界流速。当冻结壁能够交圈,其最终形成的冻结壁厚度也主要由渗流速度决定,二者呈负指数函数关系。冻结管间距对冻结壁最终厚度影响不大,但... 相似文献
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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。 相似文献
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《岩土力学》2017,(2):368-376
针对软土地层中盾构地中对接冻结加固施工边界条件复杂、形成冻结壁体积小且形状不规则的特点,以上海地区某盾构对接冻结加固工程为原型,按照相似理论设计进行了冻结加固模型试验,分析了冻结过程中地层温度场的分布规律,获得以下结论:在盾构壳体内表面保温的条件下,冻结管内部冻土的平均发展速度是冻结管外部的1.5倍左右;冻结28 h后,冻结管内部冻结壁的温度分布基本稳定,盾构壳体与土体交接面的温度均处于-20℃左右,内部冻结壁的平均温度约为外部的1.9倍。在同圈冻结管的叠加作用下,冻结过程中冻结壁主面和界面的温度变化规律基本一致,仅在冻结初期有少许差别。在外圈冻结管的低温屏蔽作用下,内圈冻结管对外部土体基本不发挥冻结作用,在不同冻结管排间距及多根冻结管交叉冻结的情况下,冻结管外部的冻土扩展规律基本相同,仅两排冻结管之间的土体温度分布存在差别。研究结果表明,盾构地中对接冻结加固形成的冻结壁形状与外圈冻结管的布置形式相似,形成的冻结壁厚度及平均温度在冻结28 h后基本稳定。 相似文献
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竖向直排冻结方式常用于软弱地层中斜井掘进和深基坑止水帷幕的冻结法施工中,目前国内外对该冻结方式下水平冻胀力的分布研究鲜见报导。以某斜井冻结工程为背景,推导出温度场、应力场和水分场等相似模拟准则,设计了竖向直排冻结模型试验并细化具体试验方案,利用大型三维模拟冻结试验系统,对竖向直排冻结条件下不同深度土体的水平冻胀力分布特性进行了试验研究。结果表明,竖向直排冻结过程中埋深对水平冻胀力的影响明显,在其他条件相近的情况下同一水平面中水平冻胀力的大小与温度密切相关;冻胀力的变化率主要受冻结锋面位置的影响,距离冻结锋面较近时冻胀力的变化率逐步达到峰值;已冻土体的冻胀力随冻结锋面向外发展而趋于平稳。 相似文献
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裂隙渗流会引起裂隙周围岩体中的温度场变化,在低温岩体中其影响更为明显;此外,裂隙水与周围低温岩石介质发生热交换会引起裂隙中的水冰相变过程发生,而裂隙水冻结将阻碍裂隙渗流,引起裂隙渗流场的变化。因此,低温下的裂隙岩体水-热相互作用是一个强耦合过程。考虑裂隙中的水冰相变过程和渗流作用,建立了低温冻结条件下裂隙岩体水-热耦合模型;以冻结法施工为例,考察了低温冻结过程中裂隙水渗流对裂隙冻结交圈的影响。研究结果表明：由于裂隙渗流的存在,距裂隙较远处岩石先冻结,裂隙冻结所需时间远大于周围岩石;裂隙宽度和裂隙水压力差都会影响冻结交圈时间,裂隙越宽、水压力差越大,裂隙冻结需要时间越长;随着冻结时间的推进,裂隙水渗流速度逐渐降低,当裂隙冻结后裂隙渗流停止。最后通过构建随机裂隙网络模型,利用所建立的水-热耦合模型考察了裂隙网络渗流对冻结交圈的影响,说明了在冻结法施工中考虑裂隙的重要性。 相似文献
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《岩土力学》2020,(1):67-77
以江汉盆地水热型地热田疏松砂岩为研究对象,施加静水压力至实测地层应力(12.5MPa),待试样变形稳定后,在恒定渗透流量下研究了疏松砂岩在高静水压力压实作用下渗透特性演化及其机制,为水热型地热田现场尾水回灌过程设备参数的选择提供一些建议。研究结果表明:在高静水压力压实作用下渗透流量(0.5～3.0 mL/min)影响试样达到稳定渗透率的时间,但对最终的稳定渗透率不产生影响,趋于常数4.0×10-3mm~2;试样两端压差呈非线性增加,且非线性程度随渗透流速的增加而逐渐增大,但最终趋于稳定。此外,疏松砂岩试样沿渗流方向形成管状潜蚀通道,延伸至试样的约2/3处;基于颗粒运移停止时间及管状潜蚀通道在渗流方向的扩展、延伸长度,定义了不同渗透流速下颗粒平均运移速度,发现颗粒运移速度随渗透流速的增加呈指数形式增大,而且单位时间内通过管状潜蚀通道运移的可移动微小颗粒(小于0.075mm)量随渗透流速的增加而逐渐增多;试样两端压差超过静水压力约1/2时,试样发生潜蚀破坏,上游出现径缩现象。 相似文献
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多圈管冻结温度场特征分析及工程应用 总被引：4，自引：0，他引：4
多圈管冻结工法已在深厚地层井筒掘砌中广泛应用,但对多圈管冻结温度场需进一步深入研究。以某冻结井筒为原型,对关键层位开展冻结管无偏斜条件下的冻结温度场模型试验、进行冻结管偏斜条件下的温度场数值计算,同时利用温度场信息可视化软件对现场实测结果进行分析。将三种测试手段获得的结果进行比较,得出冻结管偏斜对冻结壁有效厚度影响较小,但对冻结壁平均温度、冻结壁交圈时间影响都很大,且容易在冻结壁内部产生密闭未冻承压水仓,造成冻胀力聚集,对冻结壁整体稳定性及井筒开挖不利。其结果可为多圈管冻结法凿井设计与施工提供参考。 相似文献
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为了研究陷落柱影响区域内巷道渗流突水机制及其主控因素,采用Darcy、Brinkman、N-S方程对含水层、陷落柱、突水巷道内流场进行联动系统刻画,选取不同参数、不同边界等变量,分析影响陷落柱渗流突水强度的主要因素。结果表明:定压、定流量条件下,含水层渗透率增大会引起含水层和陷落柱交界处区域流速增大,但定流量条件下增幅较小,且会降低巷道突水流速;陷落柱渗透率的增大对突水压力和突水流速作用显著,定压条件下,随着陷落柱渗透率的增大,巷道突水流速骤增;含水层压力增高,陷落柱区域和巷道区域流速明显增大;在定流量边界下,随着陷落柱渗透率的增大,巷道突水流速仅发生微小波动;将研究结论与现有相关成果进行了对比验证分析,获得了与本文较一致的研究规律。总体分析,陷落柱影响区域巷道突水机理是含水层水压高、足量补水、陷落柱破碎区域渗透率较大且联通了含水层和巷道;其中,含水层压力、陷落柱渗透率是陷落柱渗流突水强度的主控因素。 相似文献
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岩体冻融过程中水热耦合非线性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
针对工程地质和岩土工程中所涉及到的冻害问题,在质能平衡的基础上,充分考虑冻结岩体的热传导、水和岩体存在的热交换以及水热梯度共同作用下水分的迁移与转化,建立了水热耦合的非线性控制方程;对寒区大阪山隧道围岩的温度场和水分场进行数值模拟,并分析其水热耦合迁移规律.模拟结果表明:隧道围岩水分受冻结抽吸力和温度梯度的作用发生迁移,在隧道边墙处渗流速度最大;在考虑水分场时,隧道围岩的冻结圈将变薄,而且随着水分场中渗流系数的增大将更加变薄,水分场在很大程度上影响温度场的分布;为了减少冻害对寒区工程的破坏,应采取良好的保温措施.模拟结果与现有研究成果和工程经验类似. 相似文献
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随着城市地铁规模的不断发展, 冻结法在地铁联络通道施工中得到了广泛应用.为了得到合适的地层冻结工艺参数和指标, 了解开挖隧道对地层稳定性的影响, 保证工程的安全性, 基于考虑相变及冻胀的热-流-固(THM)耦合理论, 采用COMSOL有限元分析软件模拟某地铁联络通道水平人工冻结及开挖施工过程.分析了冻结过程中地层温度场、渗流场及位移场的变化规律, 研究了开挖后地层位移场的分布规律.结果表明: 由于水渗流作用, 温度场和位移场的分布不再关于y轴对称;在人工冻结过程中, 地表处冻胀位移的最大值出现在y轴以右, 冻胀量变化表现为先线性增长, 而后趋于稳定.总体上, 实施人工冻结可以很好地增加周围土体的强度及稳定性, 对止水和抑制地层变形具有良好的效果. 相似文献
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老挝万象盆地蕴藏有丰富钾盐矿,钾盐成矿后受到了后期构造运动的强烈改造。后期构造运动对万象盆地的钾盐矿产生了怎样的改变?一直缺乏深入研究。本次研究表明,在挤压走滑背景下,后期的构造运动对钾盐进行改造,并使得钾盐矿体发生了塑性柔流和脆性滑移。万象盆地萨塔尼钾盐矿区的三维地震勘探结果表明,无论水平切片还是垂直剖面上,都清晰地显示了构造运动对钾盐矿和地层的后期改造。钻探岩心也显示与构造运动有关的柔流变形。通过钻孔测井资料对三维地震勘探进行标定,可以准确外推钾盐矿体的横向变化并预测定位钾盐矿的空间位置。最终在老挝万象盆地萨塔尼一个很小的矿区详勘发现了一个超大型钾盐矿床,因此三维地震在万象盆地钾盐矿后期改造和勘探方面发挥显著作用。 相似文献
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三维激光扫描技术及BIM技术在古建筑保护测绘中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
结合北京市密云区古北口村文物建筑群工程实例介绍了三维激光扫描技术、BIM(建筑信息模型)在古建筑测绘中的应用。通过对比传统测绘方法,证明其在测绘及文物保护方面应用的优势。 相似文献
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激光焦平面变化对LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
元素分馏是影响LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的重要因素之一,通常利用标样进行校正。激光聚焦位置变化会引起剥蚀坑形貌及U-Pb分馏的改变,标样和样品聚焦条件不一致将导致标样难以准确校正样品,并最终影响定年结果的准确性,但影响的程度、机制及可容忍范围目前尚不清楚。为此,文章以91500为标样、GJ-1为样品,详细研究了聚焦偏离30μm范围内剥蚀标样与样品锆石的剥蚀坑形貌变化以及由此导致的U-Pb定年误差。实验表明,在距离锆石表面30μm范围内,标样和样品焦平面同步变化时,二者U-Pb分馏形式及程度基本一致,激光焦平面偏离所引起的样品年龄与TIMS推荐值的偏差小于1%;当二者聚焦不同步时,标样与样品的U-Pb分馏差别显著,年龄偏差最大可超过3%。激光聚焦不同步导致的标样与样品剥蚀坑纵横比差异是引起年龄误差的根本原因,激光焦平面偏离锆石表面超过15μm,剥蚀坑坑口明显变大,纵横比减小,U-Pb分馏形式及程度发生改变。通过预剥蚀锆石,观察剥蚀坑轮廓,使激光焦平面在距离锆石样品表面15μm范围内,可确保标样与样品剥蚀坑形貌及U-Pb分馏状态一致,提高LA-ICPMS定年的准确度。 相似文献
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长春地铁1号线卫星广场站下穿轻轨3号线工程中,下穿段负一层顶板与轻轨隧道底板密贴接触,形成"叠合板结构"。施工中,先注浆加固下穿段土体,然后采用六导洞PBA法配合千斤顶顶升支撑修建下穿段,具体方法为:于1^#+4^#导洞冠梁上布置液压千斤顶,对上层板形成两端临时支撑;再于3^#+5^#、2^#+4^#导洞内各施作一组钢管混凝土立柱及纵梁,对下层板形成永久支撑,纵梁兼做负一层顶板。然后逐步移除千斤顶、拆除导洞初支、浇筑负一层顶板,实现上下层板密贴;最后修建剩余下穿段结构。为评估施工对轻轨隧道的影响,建立数值模型验算轻轨隧道底板弯矩,结果为安全;数值结果表明,底板沉降经历了先下沉、后抬升、再下沉的复杂过程,最终沉降曲线为单凹槽状。实测数据表明:沉降曲线可划分为振荡型、掉落型两种;曲线类型与测点位置有很大关系,震荡型曲线测点位于下穿段两端,掉落型曲线测点位于下穿段中部,分别受千斤顶、5^#及6^#导洞开挖控制;底板中线最终沉降为单凹槽状,最大沉降量与数值结果相符;变形缝差异沉降在千斤顶作用下一直处于可控状态。 相似文献
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桩端下伏溶洞顶板厚度是影响嵌岩桩竖向承载力的一个重要影响因素,在工程实践中,我国相关规范要求桩端平面以下的顶板厚度不小于3倍桩径。根据规范确定溶洞顶板厚度具有一定的经验性和笼统性,没有考虑溶洞顶板岩体质量,亦忽略了溶洞自身尺寸的影响。基于桩端岩体的冲切破坏模式,并结合广义Hoek-Brown准则和极限定理上限法建立了溶洞顶板临界厚径比(h/d,即顶板厚度h/基桩直径d)的计算方法,给出了不同岩体基本质量级别的临界厚径比建议值。结果表明:极限端阻力、岩石坚硬程度和岩体质量均对临界厚径比产生影响,极限端阻力越小、岩体质量越好、岩石越坚硬,则溶洞顶板的临界厚径比越小;以《工程岩体分级标准》(GB/T50218-2014)中岩体基本质量分级为参考依据,Ⅰ~Ⅳ级岩体的临界厚径比建议值分别是Ⅰ级岩体h/d≤2.41、Ⅱ级岩体2.41≤h/d≤2.96、Ⅲ级岩体2.96≤h/d≤3.73、Ⅳ级岩体3.73≤h/d≤4.91。 相似文献
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南大西洋两岸被动陆缘含盐盆地油气分布与盐构造的构造样式及分布有直接联系。基于地震资料的构造解译和物理/数值模拟实验,前人对被动陆缘盆地盐构造的形成演化进行了大量研究,然而尚缺乏对盐构造形成演化主控因素的系统论证。本文基于地震资料的构造解释,采用离散元数值模拟手段,通过2组共8个模型的对比实验,探讨了被动陆缘盆地底板倾斜角度和盐岩上覆地层厚度对盐构造形成的控制作用。数值模拟的结果表明:①随着底板倾斜角度的增加,盐岩及其上覆沉积流动速度逐渐增大。其中,从无倾角到2.5°倾角,盐岩流速增加最大,后续陆源沉积搬运距离增加了约1.5倍,远高于其他角度模型间的距离增量;②盐层的上覆地层厚度越大,后续沉积搬运能力越差,盐构造及其相关构造越难形成。上覆地层的厚度直接影响了盐岩的流动速度,上覆地层厚度每增加1m,沉积物的搬运距离减小约5%~10%。最后,基于上述模拟结果定量分析,探讨了两种因素对盐构造形成的影响机制。 相似文献
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阜石路分洪暗涵某暗挖段,浅涵暗挖洞身大部位于人工填土内,部分区域洞底人工填土厚度仍达2m。人工填土松散,自稳能力差,易发生塌落现象,不易成洞,施工难度大。为避免暗挖施工期间人工填土产生安全隐患并减少后期隧道变形,采用了袖阀管注浆技术对填土地层进行注浆加固,以确保工程施工安全及隧道工程质量&根据工程实施效果可见,袖阀管注浆加固对在人工填土中进行暗挖隧道开挖的沉降、变形控制的效果较好。 相似文献