注漿處理后人工凍土融沉機(jī)理研究

人工地層凍結(jié)法作為軟土地區(qū)地下結(jié)構(gòu)臨時支護(hù)和地基加固的一種成熟技術(shù)，越來越多地應(yīng)用在城市地下空間開發(fā)中，如隧道聯(lián)絡(luò)通道和盾構(gòu)進(jìn)出洞施工。凍土融化固結(jié)沉降是凍結(jié)法難以避免的問題，它對地下結(jié)構(gòu)、管線、地面建筑和環(huán)境安全都帶來一定的破壞作用，因此迫切需要解決。目前控制凍土融沉的主要手段是注漿處理，但國內(nèi)外對地下工程人工凍結(jié)法條件下凍土融沉機(jī)理，特別是注漿處理后的人工凍土融化固結(jié)機(jī)理，研究甚少，有待深入研 2100433B

研究建、構(gòu)筑物下利用人工凍結(jié)法施工土工工程時土體的凍脹融沉規(guī)律，研究凍脹量、凍脹力與土的物理參數(shù)、溫度、荷載關(guān)系和三維情況下凍土融化規(guī)律。通過理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值分析的研究，研制了半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的三維人工凍土凍融試驗(yàn)裝置；完成了開敞與封閉系統(tǒng)下人工凍土的溫度、位移、凍脹力開敞與封驗(yàn)；揭示了人工凍土中溫度分布、冷鋒面擴(kuò)展和凍脹力變化規(guī)律；提出了凍脹與融沉、凍脹力與溫度的量變變化規(guī)律，外載荷對凍融的影響關(guān)系。研究成果為我國城市和工農(nóng)業(yè)建設(shè)，利用人工凍結(jié)加固地層法，在建、構(gòu)筑物下施工土工工程提供理論依據(jù)；對在市政工程中建造地鐵、加固土體和維護(hù)邊坡開辟了新途徑；具有重要的科學(xué)意義、應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。 2100433B

溫度分布情況復(fù)雜和結(jié)構(gòu)迥異是深季節(jié)性凍土區(qū)路橋（涵）過渡段凍害問題突出的重要原因，由凍脹、融沉引起的過渡段病害問題嚴(yán)重影響和制約著凍土區(qū)高速、重載鐵路的發(fā)展。依托已有的路橋（涵）過渡段監(jiān)測斷面，采用現(xiàn)場監(jiān)測、室內(nèi)試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方法，分析深季節(jié)凍土區(qū)路橋（涵）過渡段的溫度分布情況，重點(diǎn)研究過渡段差異性凍脹、融沉變形機(jī)理，探討制約路橋（涵）過渡段凍脹融沉變形的關(guān)鍵因素，提出路基填料凍脹、融沉和凍脹力分級標(biāo)準(zhǔn)，研究土體凍結(jié)融化過程中的水分遷移規(guī)律和凍結(jié)緣的形成過程。結(jié)合室內(nèi)模型試驗(yàn)，建立深季節(jié)凍土區(qū)鐵路路基多源融合的凍脹融沉計算模型，并預(yù)測其長期變形。在上述研究成果的基礎(chǔ)上，提出適用于深季節(jié)性凍土區(qū)路橋（涵）過渡段差異性凍脹、融沉控制方法。研究結(jié)果對提高深季節(jié)凍土區(qū)路基工程設(shè)計與施工質(zhì)量、路基凍害防治具有重要意義，同時也進(jìn)一步完善了凍土力學(xué)學(xué)科體系和凍土試驗(yàn)技術(shù)。