人工冻土冻胀引发上覆地层与结构变形计算方法研究

王磊; 陈湘生; 伍军; 刘志强

doi:10.15961/j.jsuese.202300929

工程科学与技术 ›› 2024, Vol. 56 ›› Issue (06) : 134 -146. DOI: 10.15961/j.jsuese.202300929

人工冻土冻胀引发上覆地层与结构变形计算方法研究

王磊, 陈湘生, 伍军, 刘志强

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摘要

人工冻结法在地下特殊施工中的冻胀风险引发广泛关注，上覆地表变形可能造成城市道路、建筑结构变形，继而引发破坏，需要对地表及结构变形进行预测。瞄准冻胀的实质是冻土中水分迁移引起的宏观表现，基于Peck公式计算思路，对冻胀引起的上覆地层变形进行公式推导和参数取值，得出适合计算冻胀变形的冻隆公式，以求解冻结过程中上覆地层产生的冻胀量。通过水分迁移试验测定冻结水分迁移速度，推导和归纳冻结外锋面半径经验计算方法，得出冻土体积增加量计算公式。以郑州某冻结工程实测数据，计算土体冻结过程中的水分体积增加率，冻隆公式计算值与实测值接近，满足施工过程中安全评价分析的需求。研究成果可为人工冻结技术在高风险地下工程领域的技术研究应用提供理论基础和计算参考。