【摘要】：社會(huì)的不斷發(fā)展和人口的持續(xù)增長(zhǎng),為城市地下空間的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用創(chuàng)造了需求。修建地下結(jié)構(gòu)通常需要進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù),同時(shí)要求土體具有足夠的強(qiáng)度,以便在開(kāi)挖過(guò)程中能保持地層穩(wěn)定。在高地下水位的軟土地層中進(jìn)行開(kāi)挖時(shí),一般需要采取適當(dāng)?shù)牡鼗良庸檀胧�。人工凍結(jié)法是巖土工程地基加固中常用的技術(shù),適用于高地下水位軟弱地層的隧道施工、邊坡加固、地下水控制和臨時(shí)開(kāi)挖支護(hù)等。人工凍結(jié)法是一種多用途的技術(shù),與注漿加固相比,人工凍結(jié)法是完全可逆的,對(duì)環(huán)境影響較小的地基加固方法。但對(duì)于高地下水流速的地層,由于地下水提供了連續(xù)的熱源,使得人工凍結(jié)壁的交圈時(shí)間較長(zhǎng),有時(shí)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)地層的凍結(jié)閉合。為探討地下水流速對(duì)人工凍結(jié)效果的影響,本文基于COMSOL Multiphysics軟件,對(duì)不同滲透流速作用下地鐵隧道人工凍結(jié)加固效果進(jìn)行數(shù)值模擬,探討不同滲透流速下人工凍結(jié)壁形成的機(jī)理。本文基于多孔介質(zhì)的傳熱和滲流理論,建立了二維有限元數(shù)值模型,模擬了不同滲流速度下地鐵隧道溫度場(chǎng)隨時(shí)間推移的變化規(guī)律。模擬結(jié)果表明,人工凍結(jié)圈的形成受地下水滲流速度的影響極大,在無(wú)地下水滲流的情況下,凍結(jié)管周?chē)鷾囟葓?chǎng)對(duì)稱(chēng)分布。在有地下水滲流時(shí),凍結(jié)管周?chē)鷾囟葓?chǎng)的分布不對(duì)稱(chēng),與下游側(cè)凍結(jié)管相比,上游側(cè)凍結(jié)管受滲流影響更嚴(yán)重。在超過(guò)特定的滲流速度下(大于2m/day),人工凍結(jié)壁無(wú)法形成。通過(guò)與以往的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值仿真結(jié)果的正確性。此外,本文對(duì)不同土壤類(lèi)型的溫度場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,砂質(zhì)土比粘性土更有利于進(jìn)行人工凍結(jié)。最后,本文對(duì)哈爾濱地鐵車(chē)站人工凍結(jié)工程進(jìn)行了數(shù)值模擬,同時(shí)收集了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度分布值。通過(guò)溫度場(chǎng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的有效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U455.4

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