冻胀效应下的富水卵砾石层冻结施工模型试验：温度与变形分析

本研究论文主要探讨了在联络通道施工中，针对富含水分的卵砾石层冻结施工过程中的关键问题——冻结壁温度及变形规律。作者首先通过室内强度试验，确定了与富水卵砾石层性质类似的材料配合比，确保了实验的准确性。接着，他们着重于冷冻温度场、水分场与应力场的相似准则的推导，这是实验设计的基础，旨在建立一个集加载、制冷、监测系统于一体的多功能物理模型试验平台。 这个平台的构建使得研究人员能够精确控制和模拟实际施工现场的条件，从而对冻结过程进行深入研究。研究的核心是冷冻管的布置方案，依据等散热能量原则来设计，这直接影响到冻结壁的温度分布和冻结效果。通过模型试验，作者观察并记录了冻结壁随时间的温度变化，以及在冻结和开挖过程中地层的温度场与位移场动态变化。 实验结果显示，靠近冻结管的区域，温度下降速度较快，随着时间推移，冻结壁的冻胀位移逐渐增加，最终达到峰值。在不同位置，如拱顶、拱角和拱底，冻胀引起的位移呈现出明显的差异，其中拱顶的冻胀位移最大，其次是拱角，而拱底的位移最小。这一发现对于理解冻结壁的应力分布和结构稳定性至关重要。 进一步的研究发现，冻结阶段，位移主要集中在拱顶和拱角，底部受冻胀影响较小；而在开挖阶段，位移的变化则以拱底最为显著，这可能与开挖活动对地层的影响有关。整个过程中的位移变化趋势是先增后稳，但在开挖阶段，开挖断面处的位移会出现突变，这提示了施工过程中可能需要特别关注这些位置的处理。 总结来说，这项模型试验为联络通道中富水卵砾石层冻结施工的温度控制和变形管理提供了重要的理论依据和技术指导，对于优化施工工艺、防止工程事故以及保障施工安全具有实际意义。