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《工學(xué)工程建筑畢業(yè)論文 上海軟土凍結(jié)加固凍脹防治技術(shù)的模擬試驗研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文考籍號：XXXXXXXXX姓名：XXX專業(yè)：工學(xué)工程建筑論文題目：上海軟土凍結(jié)加固凍脹防治技術(shù)的模擬試驗研究指導(dǎo)老師：XXX二〇一一年十二月十日摘 要:結(jié)合上海地鐵建設(shè)工程實際,采用模擬試驗的方法,分別對預(yù)留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法抑制凍脹的機理、防治凍脹的效果以及影響凍脹的相關(guān)因素進行綜合分析和試驗研究,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);模擬試驗眾所周知,土層的人工凍結(jié)過程,伴有明顯的凍脹現(xiàn)象。對于煤礦井筒或其它一些野外凍結(jié)工程,凍結(jié)對周圍土體的
2、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,勢必對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,國內(nèi)許多學(xué)者對凍結(jié)過程中凍脹的產(chǎn)生機理做了許多研究[1],但對城市軟土凍結(jié)工程凍脹防治技術(shù)的研究卻少見。為了填補這一空白,本文結(jié)合上海地鐵建設(shè)工程實際,采用模擬試驗的方法,分別對預(yù)留管拔除法和熱鹽水循環(huán)法抑制凍脹的機理、防治效果及其影響因素進行綜合分析研究,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原型工程簡介原型工程為上海市地鐵一號線上體館車站與明珠線二期
3、上體場車站的換乘站“Ｕ＿Ｕ”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5.8ｍ,寬21.45ｍ。換乘長度21.7ｍ。換乘頂板標高-10.08ｍ,底板底標高為-15.82ｍ。換乘段之頂板即是一號線上體館站的底板,其上方地面為立交橋。該區(qū)的地質(zhì)狀況大致為:換乘段開挖的土層為④2層砂質(zhì)粘土夾粉質(zhì)砂土,含水量32.2%,滲透系數(shù)大,屬于強凍脹土層,層厚約4.82ｍ。該土層的上方為厚約9.37ｍ的④1的灰色淤泥質(zhì)粘土,下方為⑤1-1粘土厚約4.32ｍ,均屬于強凍脹土層,其凍結(jié)過程中
4、將伴隨有較大的凍脹力和凍脹變形。為了防止凍脹使一號線地鐵車站底板產(chǎn)生較大的變形,必須嚴格做好凍脹的防治工作。為此,對凍脹防治技術(shù)的模擬試驗研究就顯得尤為必要。2 凍脹防治技術(shù)的模擬試驗2.1?；O(shè)計以溫度場相似為基礎(chǔ)的凍結(jié)模擬試驗諸多影響因素中,長度、時間、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π項式,可得到幾個主要相似準則[2]:①幾何縮比:均等于1,所以Ｃｔ=1,即模型各點與原模型各點相應(yīng)溫度值相等。由于取原型土,其彈性模量相等,所以原型與模型相應(yīng)點應(yīng)力相等。2.2模擬試驗臺模擬試驗采用單一“Ｕ”型
5、,根據(jù)模擬試驗臺的工作目的和功能要求,試驗臺由箱體構(gòu)架、加載系統(tǒng)、凍結(jié)工作系統(tǒng)和測試系統(tǒng)組成。2.2.1箱體構(gòu)架箱體構(gòu)架是試驗臺的主骨架,呈長方體,長2.4ｍ,寬1.2ｍ,高ｌ.2ｍ,頂部敞口,為模擬現(xiàn)場周圍環(huán)境對凍土變形的約束,還設(shè)計反力架加載裝置,見圖1。2.2.2加載系統(tǒng)加載通過300ｔ反力架及50ｔ千斤頂加載。采用千斤頂分步、分區(qū)加載。將試驗臺分為中部和兩側(cè),兩側(cè)加載0.8～1.3ｋｇ/ｃｍ2,中間部分加載0.4～1.0ｋｇ/ｃｍ2。以模擬現(xiàn)場周圍土層對凍土變形的約束。2.2.3凍結(jié)工作系統(tǒng)實驗中采用常規(guī)人工制冷技
6、術(shù),低溫鹽水制冷機組制備低溫鹽水(ＣａＣｌ2溶液),通過凍結(jié)器在模擬試驗臺的土層中循環(huán)使之變成凍土。制冷設(shè)備采用Ｆ-6.5型活塞式壓縮機;制冷工質(zhì)為氟利昂(Ｒ22)。2.2.4測試系統(tǒng)本實驗測試系統(tǒng)由溫度測試、位移測試和壓力測試3部分組成。2.2.4.1溫度測試溫度傳感器為熱電偶,二次儀表選用澳大利亞生產(chǎn)的ＤＡＴＡＴＡＫＥＲ數(shù)據(jù)采集器和微機接口形成效據(jù)自動采集和微機分析處理的自動檢測系統(tǒng)。試驗共布設(shè)12個測點(見圖1),采集精度0.01℃,采集頻率設(shè)定為1次/ｌ0ｍｉｎ。2.2.4.2位移測試位移測試采用電阻式位移計。4個
7、位移計用磁性插座固定在模擬實驗箱的箱體上,分別測量凍土體內(nèi)部的凍脹變形和模擬箱上蓋鋼板的向上或向下位移。二次儀表選用ＹＪ-26型多點靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。2.2.4.3壓力測試通過埋入土體的ＴＹＪ20鋼弦式土壓力計了解凍結(jié)過程中土體的凍脹力發(fā)展情況。二次儀表選用ＺＸＹ2Ｄ型鋼弦式頻率接收儀。2.3預(yù)留管拔除法模擬試驗2.3.1試驗原理隨著凍土墻的形成和發(fā)展,逐步抽出預(yù)留管,其形成的空間將吸收凍土變形,以減少凍土向上的凍脹量,減低凍脹力。預(yù)留管布置如圖2。2.3.2抽出預(yù)留管和無預(yù)留管措施的凍脹情況對比見表12.3.3試驗結(jié)果分析
8、(1)在凍結(jié)時間和凍土墻厚度基本相同的情況下,采取了抽出預(yù)留管的措施能有效減少凍脹量和凍脹率。(2)當模型凍土厚度約200ｍｍ時(即原型凍土厚度為1.5ｍ),左側(cè)全拔除預(yù)留管的凍脹量和右側(cè)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%。2.4 熱鹽水循環(huán)法模擬試驗2.4.1試
