考虑THM耦合效应的富水砂层冻结效果评价

摘要

【目的】地铁隧道穿越富水砂层时常用的人工冻结法在冻土过程中受热、流、力场协同作用，研究多场耦合冻结效果对应用人工冻结法确保土体止水与加固的有效性具有重要意义。【方法】以昆明地铁富水砂层联络通道人工冻结法加固工程背景，建立了三维水平杯型冻结热-流-力耦合场（THM）模型，探明了降温计划、地下水渗流速度、地层饱和度对冻结效果的影响规律，并与实测结果对比分析。【结果】研究结果表明：地下水渗流速度越大，下游冻结区域冻结效果越明显，不同渗流速度下外圈冻结壁交圈时间均发生延期；渗流速度越大，上、下游冻结壁厚度差相差越大；不同降温计划条件下，采用-25℃降温计划的冻结效果最佳；由冻胀引起的竖向位移及水平位移随着饱和度的增大而增大，竖向位移增长率大于水平位移，竖向位移最大可达8.43 mm，水平位移不超过1.80 mm。在实际工程中，冻胀应力对临近建（构）筑物造成影响，可与管片配合通过二次注浆和融沉注浆以规避失稳、渗漏和盾构轴线偏移的危险。

关键词

热-流-力(THM)耦合 / 富水砂层 / 冻结效果 / 地铁联络通道 / 人工冻结法