注浆处理后人工冻土融沉机理研究

人工地层冻结法作为软土地区地下结构临时支护和地基加固的一种成熟技术，越来越多地应用在城市地下空间开发中，如隧道联络通道和盾构进出洞施工。冻土融化固结沉降是冻结法难以避免的问题，它对地下结构、管线、地面建筑和环境安全都带来一定的破坏作用，因此迫切需要解决。目前控制冻土融沉的主要手段是注浆处理，但国内外对地下工程人工冻结法条件下冻土融沉机理，特别是注浆处理后的人工冻土融化固结机理，研究甚少，有待深入研 2100433B

研究建、构筑物下利用人工冻结法施工土工工程时土体的冻胀融沉规律，研究冻胀量、冻胀力与土的物理参数、温度、荷载关系和三维情况下冻土融化规律。通过理论分析、模型试验和数值分析的研究，研制了半导体制冷系统的三维人工冻土冻融试验装置；完成了开敞与封闭系统下人工冻土的温度、位移、冻胀力开敞与封验；揭示了人工冻土中温度分布、冷锋面扩展和冻胀力变化规律；提出了冻胀与融沉、冻胀力与温度的量变变化规律，外载荷对冻融的影响关系。研究成果为我国城市和工农业建设，利用人工冻结加固地层法，在建、构筑物下施工土工工程提供理论依据；对在市政工程中建造地铁、加固土体和维护边坡开辟了新途径；具有重要的科学意义、应用前景和经济效益。 2100433B

温度分布情况复杂和结构迥异是深季节性冻土区路桥（涵）过渡段冻害问题突出的重要原因，由冻胀、融沉引起的过渡段病害问题严重影响和制约着冻土区高速、重载铁路的发展。依托已有的路桥（涵）过渡段监测断面，采用现场监测、室内试验与理论分析相结合的方法，分析深季节冻土区路桥（涵）过渡段的温度分布情况，重点研究过渡段差异性冻胀、融沉变形机理，探讨制约路桥（涵）过渡段冻胀融沉变形的关键因素，提出路基填料冻胀、融沉和冻胀力分级标准，研究土体冻结融化过程中的水分迁移规律和冻结缘的形成过程。结合室内模型试验，建立深季节冻土区铁路路基多源融合的冻胀融沉计算模型，并预测其长期变形。在上述研究成果的基础上，提出适用于深季节性冻土区路桥（涵）过渡段差异性冻胀、融沉控制方法。研究结果对提高深季节冻土区路基工程设计与施工质量、路基冻害防治具有重要意义，同时也进一步完善了冻土力学学科体系和冻土试验技术。