冻结法作为常见的软弱土体加固工法之一,近年来在我国采矿工程、交通工程和建筑基础等领域应用广泛。当冻结法应用于地铁联络通道施工时,特别是遇到富水卵砾石软弱地层后,因为地质条件与规范差别很大,碰到了很多新的问题与困难。论文以南宁地铁某联络通道为工程背景,运用理论分析、数值模拟、现场实测等不同的研究方法,较系统的对富水卵砾石层地铁联络通道的冻结壁厚度及其温度、变形特性进行研究,提出适合富水卵砾石层中地铁联络通道冻结壁厚度的设计建议。主要得出以下研究成果:(1)对富水卵砾石软弱地层特殊性质和三种传统冻结壁厚度计算方法进行分析评价,在联系本工程特殊地质条件与地铁隧道的现场工程概况的基础上综合分析,采用我国学者李杰提出的结构力学法推导理论,简化计算模型,基于力法得出联络通道富水卵砾石层冻结壁厚度计算方法,并分析其在富水卵砾石层中的应用特点,提出了富水卵砾石层仍旧可以采用结构力学法计算冻结壁厚度,并提出优选要点。依托实际工程,根据工程概况与地层岩性,结合同组人员对-10℃人工冻土进行的物理力学试验确定的冻土的各类性质参数,并基于强度控制法与力法,考虑一定的安全系数,计算得出冻土壁厚度为2.0m。(2)利用有限元软件ABAQUS,采取数值模拟法,分别对积极冻结期内冻结壁的温度场和维护冻结期内地铁联络通道开挖过程进行分析研究。由数值分析结果得到:在积极冻结期内,位于冻结管内侧的点更早到达积极冻结温度(-10℃),随着时间的推移,内外侧点温度曲线变化差异越大。在维护冻结期内,当进入开挖阶段,应力呈降落趋势,由模拟知冻结壁的最大变形满足容许变形条件,冻结壁受到的外荷载满足冻土的单轴抗压强度,进一步证明冻结壁设计厚度的安全可靠性。(3)通过现场实测与有限元模拟进行对比,分析联络通道温度、位移及应力三场的变化趋势,发现现场实测值和数值计算结果趋势相吻合。说明此模型计算方法、模型及参数都基本可行,考虑多地层相变能较好地反映实际工程温度场的变化过程,同时证明按照本文设计的冻结壁厚度2.0m在冻结壁变形及强度方面满足安全许可的要求,研究成果可为类似地下冻结工程施工设计提供有益的理论参考。(4)简述了富水卵砾石地层冻结内在机理,富水卵砾石层中冻土成分较普通冻土更为复杂,随着外部冻结温度的变化,内部温度、冰晶结构及未冻水含量也在随时发生改变,相变放热随之变化。冻结富水卵砾石层土是一个复杂的多相体系,因此只能在其他条件相同的情况下,来考虑某一个或两个因素的影响,分析这种因素的变化对冻土性状产生的影响。总之,本文通过研究富水卵砾石层地铁联络通道冻结壁厚度及其温度、变形特性,验证了地铁联络通道冻结壁厚度计算方法,为之后的类似研究提供有益参考。