【摘要】： 人工地层冻结法封水性好，能适应各种复杂的环境和地质条件，并具有良好的环保性能等优点，使其在隧道、地铁、桥梁、基坑等工程中得到了广泛应用。 本文在分析国内外冻结法在隧道、基坑等领域应用现状的基础上，以武汉长江隧道盾构竖井的支护为工程背景，研究在高水压富水地层中如何以人工冻结土层为主体支护结构进行基坑支护。为此，结合劲性混凝土搅拌桩的原理，提出了以冻土壁为封水主体，同时在冻结地层中插入大型型钢增加冻土壁强度的新型支护结构方案，为了获得现场土层冻结后的抗剪强度，进行了室内冻土试样的直剪试验。论文研究的重点是对所建议的冻土复合支护结构，主要内容包括冻土的强度与型钢的强度如何结合，复合冻土壁厚度的设计、复合后支护结构的强度检验、稳定性检验、冻结系统的设计及施工过程中的基坑监测等。目的是期望得到新型冻土复合支护结构的设计和施工方法，为今后人工地层冻结方法在基坑支护中的应用提供参考。 【关键词】：人工地层冻结方法 冻土 深基坑 支护结构 抗剪强度
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TU753
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2007.084665
【目录】：

• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-11
• 1 绪论11-29
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 人工地层冻结技术的国外研究现状12-13
• 1.2.2 人工地层冻结技术的国内研究现状13-15
• 1.3 人工地层冻结在国内外的应用现状15-25
• 1.3.1 人工地层冻结在国外的应用现状15-18
• 1.3.2 人工地层冻结在国内的应用现状18-24
• 1.3.3 人工冻结法施工的特点、优势及前景24-25
• 1.4 劲性水泥土搅拌桩在国内外的研究和应用现状25-26
• 1.5 本文研究的目的及主要内容26-29
• 1.5.1 研究目的26-27
• 1.5.2 主要内容27-29
• 2 冻结土理论与人工地层冻结技术29-47
• 2.1 冻结土的基本物理性状及其对冻结的影响29-33
• 2.1.1 冻土的定义29
• 2.1.2 冻结土的组成及结构29-30
• 2.1.3 土中水的物理性质及其与冻结的关系30-32
• 2.1.4 不稳定地层对冻结施工的影响32-33
• 2.2 冻土的物理力学特性33-38
• 2.2.1 冻土的热物理性质33-34
• 2.2.2 土的冻结实质及其特性变化34
• 2.2.3 冻土的强度34-36
• 2.2.4 冻土的应力松弛36-38
• 2.2.5 冻土的应力应变关系38
• 2.2.6 冻土的弹性模量38
• 2.3 人工地层冻结施工技术38-47
• 2.3.1 冻结法施工概述38
• 2.3.2 冻结方法38-40
• 2.3.3 冻结施工工艺40-44
• 2.3.4 冻结法施工的设备和器材44
• 2.3.5 冻结施工监控44-45
• 2.3.6 冻结施工的适用条件及范围45-47
• 3 基坑工程理论及冻结围护结构47-57
• 3.1 基坑工程的特点、风险及监测47-48
• 3.1.1 基坑工程的特点47
• 3.1.2 基坑工程的监测47-48
• 3.2 与基坑支护有关的工程规范48
• 3.3 基坑支护的安全等级48-49
• 3.4 常用维护结构类型及特点分析49-52
• 3.4.1 深基坑支护结构的分类49-50
• 3.4.2 常用的深基坑支护结构方案50-52
• 3.4.3 SMW工法的结构形式及特点52
• 3.5 深基坑人工冻结围护的理论基础52-57
• 3.5.1 悬臂式围护结构53-54
• 3.5.2 重力式围护结构54-57
• 4 原状冻土试样抗剪强度的试验57-77
• 4.1 引言57
• 4.2 试验的目的、原理和试验设备57-60
• 4.2.1 试验目的57
• 4.2.2 试验原理57-58
• 4.2.3 试验设备58-60
• 4.3 试验方法及试验步骤60-62
• 4.3.1 试验方法60
• 4.3.2 试验步骤60-62
• 4.4 冻土直剪试验62-76
• 4.4.1 土样的选取62-63
• 4.4.2 试验条件63-64
• 4.4.3 试验结果分析64-76
• 4.5 本章小结76-77
• 5 劲性冻土复合支护结构的研究77-131
• 5.1 引言77
• 5.2 施工隧址区的工程地质和水文地质条件77-79
• 5.2.1 工程地质条件77-79
• 5.2.2 水文地质条件79
• 5.3 无支撑冻土复合支护结构的设计79-113
• 5.3.1 工程地质参数的选用79-81
• 5.3.2 冻土围护结构上土压力的计算81-83
• 5.3.3 围护结构的设计83-89
• 5.3.4 深基坑支护方案89-90
• 5.3.5 劲性冻土墙的墙力设计90-94
• 5.3.6 劲性冻土墙的强度校核94-98
• 5.3.7 劲性冻土墙的稳定性校核98-107
• 5.3.8 劲性冻土墙的热工设计107-113
• 5.4 有支撑冻土复合支护结构的设计113-129
• 5.4.1 单支撑支护结构设计计算113-117
• 5.4.2 单支撑支护劲性冻土墙的热工设计计算117-120
• 5.4.3 双支撑支护结构设计计算120-126
• 5.4.4 双支撑支护劲性冻土墙的热工设计计算126-129
• 5.5 冻结过程中地面、开挖面的保温及基坑积水处理129
• 5.6 其它加固措施129
• 5.7 施工监测129
• 5.8 方案的比较129-131
• 6 结论与展望131-133
• 6.1 结论131-132
• 6.2 未尽工作及展望132-133
• 参考文献133-138
• 作者简历138-140
• 学位论文数据集140