【摘 要】
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人工地层冻结法作为一种富水软弱地层的特殊加固技术,已在我国地铁隧道建设工程中得到广泛应用。在地铁隧道人工冻结法施工的解冻期,由于冻结壁的融化,地层会产生不同程度的融沉现象,这必然会对工程周边环境造成不良影响,轻则延长施工工期,重则威胁周边构筑物安全。有鉴于此,本文采用理论分析、离心模型试验、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,对地铁隧道水平冻结施工期地层三维融化温度场和融沉变形规律进行研究,其主要
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人工地层冻结法作为一种富水软弱地层的特殊加固技术,已在我国地铁隧道建设工程中得到广泛应用。在地铁隧道人工冻结法施工的解冻期,由于冻结壁的融化,地层会产生不同程度的融沉现象,这必然会对工程周边环境造成不良影响,轻则延长施工工期,重则威胁周边构筑物安全。有鉴于此,本文采用理论分析、离心模型试验、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,对地铁隧道水平冻结施工期地层三维融化温度场和融沉变形规律进行研究,其主要研究内容及成果如下:（1）基于平板解冻理论,考虑冻融区土体温度梯度,推导移动相变边界方程,得到了瞬态融化温度场解析解;分别采用已融土层稳定沉降计算公式的融沉系数项和压密系数项来考虑冻土的融化和融土的固结过程,推导融缩区和固结区半径的解析解,进而采用随机介质理论,建立了地铁隧道水平冻结壁解冻期地表融沉的历时预测模型。工程案例分析结果表明,综合考虑冻土的融化和融土的固结过程,地表融沉变形的理论预测值与现场实测值更为接近,预测精度更高;解冻初期,地表沉降速率较大,解冻30天后,地表沉降趋于稳定。（2）自行研制了微型冻结管、低温循环冷冻设备和模型试验箱,建立了一套可模拟地铁隧道水平冻结施工过程的离心模型试验系统。采用Butterfield量纲分析法,推导了地层融沉离心试验相似准则。以北京地铁复八线某隧道局部水平冻结工程为背景,开展了地铁隧道水平冻结施工期地层三维融沉的离心模型试验,对地铁隧道解冻期地层压力、融化温度场和融沉位移场的演化规律进行了研究,研究结果表明,在离心加速度为30g的试验条件下,40mm厚水平冻结壁的自然解冻时间为170min,约为积极冻结时间的2.13倍;解冻108.8min（原形68天）时,模型地表最大融沉位移为1.023mm,相当于原形30.69mm,与现场实测值较为接近,验证了本次地层三维融沉离心模型试验的可靠性。（3）考虑冻融土的相变潜热,建立了地铁隧道三维冻融瞬态温度场的数学模型;基于冻融土的正交各向异性变形特征,导出了土体温度达到冻融温度后产生的瞬时冻融应变分量,依托ABAQUS有限元软件的二次开发平台,编制了冻融土三维变形的用户子程序,进而采用温度-位移顺序耦合方法,建立了地铁隧道水平冻结施工期地层融沉的数值模拟方法。同样以北京地铁复八线某隧道局部水平冻结工程为背景,对该隧道解冻期三维融化温度场和融沉变形规律进行了研究,通过与离心模型试验、现场实测结果相对比,验证了地层三维融沉数值模拟方法的准确性,同时表明了地层融沉分析考虑冻融土正交各向异性变形特征的必要性。（4）将所建立的地层三维融沉数值模拟方法应用于福州地铁5号线某平面斜交联络通道冻结工程中,对该联络通道自然解冻期内地层三维融化温度场和融沉变形规律进行了研究,研究结果表明,该联络通道解冻68天后,冻结壁基本融化,冻结壁解冻时间约为积极冻结时间的1.51倍;地表最大融沉位移为24.1mm,与现场实测值误差较小,进一步表明了地层三维数值模拟方法具有较高的预测精度。本文研究成果为地铁隧道水平冻结施工期地层融沉变形规律提供了预测方法,同时可为地铁隧道水平冻结工程的设计和施工提供参考依据。图124表27参170
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双相不锈钢因同时具备铁素体、奥氏体两种相组织而得名“双相”,从1927年产生至今已有近百年的发展历程,其相比于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢除了具有塑韧性好、导热系数高、屈服强度高、无室温脆性的优点之外还具有很强的耐腐蚀能力,因而广泛在石油、化工、能源、船舶等领域应用。中国虽然是世界上焊接材料消耗量最大的国家,但不是焊材生产强国,不锈钢、耐热钢、低温钢以及高强度钢等特殊合金焊接材料主要还从国外发达国家
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