谈流砂临江地铁冻结工程事故机理及修复技术

论文导读：
摘要：上海地铁某中间风井下部两条隧道之间的联络通道施工时发生了涌水涌沙事故，导致约270米长隧道发生损坏，地面发生了较大沉陷，最大沉陷量达7米左右，事故区内地面几点建筑物出现了不同程度的倾斜与破坏。本论文从上海地铁某中间风井冻结工程事故为依托，对该冻结工程事故的诱因、起因、发生、灾变历程、致灾机理、事故教训、事故抢险与预防、风险管理制约等展开探讨，对于我国今后地铁建设中的风险规避和防范具有重要的参考价值。本论文在探讨时，首先对上海地铁某中间风井的工程地质条件、水文地质条件、冻土力学特性、土层分布、工程勘察、工程设计、现场施工、监理监测等方面资料进行全面收集分析，主要有事故所处地层的物理力学性能分析、冻土力学特性分析、原冻结设计案例与新设计案例的对比等方面的资料。然后在获得工程地质条件及力学特性资料的基础上，建立相应的数值模型、数学模型，对原设计案例下的隧道稳定性分析、新调整案例下的冻结失稳机理分析、突水后的渗流特点及渗流场论述分析、隧道支护结构失稳力学分析、隧道周围土层变形移动规律、从及地表邻近建筑物地基基础结构的响应性分析等，通过数值计算再现破坏历程，揭示失稳机理。同时应用数值计算对冻结帷幕下的联络通道开挖历程进行流～固耦合论述究，研究联络通道突水形成机制，探讨相应的数值计算办法，并对不同温度条件下和有着冻结薄弱部位的隧道突水历程进行计算机模拟分析。从此对上海地铁某中间风井冻结事故机理进行全面深入探讨，并对提出的修复策略及技术进行分析，提出事故理由和教训，为今后同类型冻结工程施工提供给有价值的借鉴。关键词：联络通道论文冻结施工论文流砂论文塌陷论文温度场论文渗流场论文力学机理论文
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ABSTRACT5-7
详细摘要7-9
DETAILED ABSTRACT9-15
1 绪论15-29

1.1 选题背景15-18

1.2 国内外冻结工程探讨近况18-20

1.3 国内外冻结工程事故综述20-24

1.4 本文主要探讨内容及探讨办法24-29

1.4.1 主要探讨内容25-27

1.4.2 探讨办法和技术思路27-29

2 上海地铁某中间风井工程地质分析29-61

2.1 工程地质条件29-31

2.2 工程水文条件31-32

2.3 工程土层物理力学性质32-49

2.3.1 一次、二次冻融土物理力学试验32-34

2.3.2 冻土无侧限单轴抗压强度试验34-44

2.3.3 冻土抗拉强度试验44-46

2.3.4 冻土抗剪切强度试验46-49

2.4 工程土层冻结温度及导热系数试验49-53

2.4.1 土层导热性试验49-51

2.4.2 土层发生冻结温度试验51-53

2.5 工程土层冻胀与融沉试验53-58

2.5.1 土层冻胀试验53-58

2.5.2 土层融沉试验58

2.6 本章小结58-61

3 上海地铁某中间风井冻结事故历程61-89

3.1 上海地铁某中间风井原设计案例61-73

3.

1.1 中间风井工程概况61-65

3.

1.2 原冻结案例设计与主要冻结施工参数65-70

3.

1.3 原开挖构筑施工案例70-73

3.2 上海地铁某中间风井实际施工案例73-74

3.3 上海地铁某中间风井冻结工程事故历程74-80

3.1 冻结历程及开挖前冻结效果检查74-75

3.2 开挖施工及事故发生前的工程近况75-77

3.3 事故发生进展历程77-80

3.4 事故抢险与制约历程80-86

3.5 事故理由调查及分析86-87

3.6 本章小结87-89

4 上海地铁某中间风井冻结工程事故机理探讨89-145

4.1 冻结事故突水失稳的工程地质机理分析89-93

4.

1.1 引起突水地质力学意义分析89-92

4.

1.2 冻结失效诱发突水致灾机理92

4.

1.3 突水对环境地质影响意义分析92-93

4.2 冻结案例对管片结构稳定性影响的力学分析93-103
4.

2.1 衬砌管片计算模型选择及荷载确定办法93-95

4.

2.2 原垂直冻结案例冻胀意义下对管片产生的力学意义分析95-100

4.

2.3 实际施工冻结案例冻胀意义下对管片产生的力学意义分析100-103

4.3 冻结论文导读：及渗流压力、路径分布134-1394.4.6现场案例冻结失效下开挖应力分布及渗流压力、路径分布139-1434.5本章小结143-1455上海地铁某中间风井冻结事故修复技术145-1635.1冻结事故地质灾害评价分析145-1505.1.1隧道损坏状况评价分析145-1465.1.2扰动地层地质评价分析146-1485.1.3事故发生范围内障碍物评估分析148-1505.2隧
案例对工程稳定性影响的热固耦合分析103-121
4.

3.1 FLAC3D数值模拟热固耦合意义原理103-108

4.

3.2 热固耦合数值计算模型建立108-111

4.

3.3 原垂直冻结设计案例土体热固耦合分析111-115

4.

3.4 水平冻结无薄弱环节设计案例土体热固耦合分析115-118

4.

3.5 水平冻结有薄弱环节施工案例土体热固耦合分析118-121

4.4 开挖引起的应力分布及渗流压力、路径分布121-143

4.1 渗流——应力耦合分析论述121-124

4.2 冻结开挖历程模型124-126

4.3 原案例开挖应力分布及渗流压力、路径分布126-130

4.4 现场案例冻结充分下开挖应力分布及渗流压力、路径分布130-134

4.5 现场案例冻结不充分下开挖应力分布及渗流压力、路径分布134-139

4.6 现场案例冻结失效下开挖应力分布及渗流压力、路径分布139-143

4.5 本章小结143-145

5 上海地铁某中间风井冻结事故修复技术145-163

5.1 冻结事故地质灾害评价分析145-150

5.

1.1 隧道损坏状况评价分析145-146

5.

1.2 扰动地层地质评价分析146-148

5.

1.3 事故发生范围内障碍物评估分析148-150

5.2 隧道修复案例可行性分析150-153
5.

2.1 改线修复案例150-151

5.

2.2 原位修复案例151-152

5.

2.3 修复案例可行性综合评价152-153

5.3 冻结事故修复技术153-161
5.

3.1 修复案例概要及施工原理153-155

5.

3.2 损坏区深层障碍物切割与清理技术155-157

5.

3.3 超深地下工程加固技术157-161

5.

3.4 反复冻结接头对接技术161

5.4 本章小结161-163
6 结论与展望163-165

6.1 主要结论163

6.2 展望163-165

参考文献165-171
致谢171-173
作者介绍173
在学期间发表的学术论文173