凍結(jié)法原理及應(yīng)用ppt課件(已修改)
2025-05-18 07:48 本頁面
【正文】 主 要 內(nèi) 容 1 凍結(jié)法概述 2 人工凍結(jié)制冷系統(tǒng) 3 凍結(jié)法原理與設(shè)計(jì)原則 4 立井工程凍結(jié)法 5 斜井凍結(jié)法 人工地層凍結(jié)法 凍結(jié)法定義 ： 用 人工制冷 的方法，將待開挖地下空間周圍的土體中的水凍結(jié)為冰并與土體膠結(jié)在一起，形成一個(gè)按設(shè)計(jì)輪廓的 凍土墻 或密閉的凍土體，用以 抵抗土體壓力、隔絕地下水 ，并在凍土墻的保護(hù)下，進(jìn)行地下工程的施工。 1 概述 —— 凍結(jié)土體性質(zhì)的改變 若將含水地層 （ 松散土層和裂隙巖層 ） 在結(jié)冰溫度下冷卻 ， 巖石裂隙或土孔隙中的水轉(zhuǎn)換成冰 ， 巖土的性質(zhì)將發(fā)生決定性的變化 。 這一變化具有雙重意義： 材料： （ 1） 土體中水分凍結(jié) ， 提高一定范圍內(nèi)巖土的強(qiáng)度 （ 2） 減低一定范圍巖土體滲透性 —— 創(chuàng)造新工程材料 結(jié)構(gòu)： 在普通結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)建了新的工程結(jié)構(gòu) 。 —— 凍結(jié)法 將這一性質(zhì)改良后的凍結(jié)巖土服務(wù)于地下工程施工期內(nèi)的 承載 （ 結(jié)構(gòu)功能 ） 和 密封 （ 材料功能 ） 1 概述 —— 環(huán)境友好的施工方法 凍結(jié)只是臨時(shí)創(chuàng)造凍土良好的承載 、 密封性能 ， 為構(gòu)筑新的地下空間服務(wù) ， 施工完成后 ， 根據(jù)需要可拔除凍結(jié)管 ， 凍土將解凍融化 ， 土將逐漸恢復(fù)到未凍結(jié)狀態(tài) 。 在凍結(jié)法施工中 ， 沒有象噴射混凝土?xí)r的混凝土 、 板樁施工時(shí)的鋼板或注漿時(shí)的漿液材料那些附加物質(zhì)進(jìn)入地層 。 凍結(jié)法不污染環(huán)境，是“綠色”施工方法 1 概述 —— 方法具備的優(yōu)點(diǎn) (1) 安全性好 ， 可有效的隔絕地下水 ； (2) 適應(yīng)面廣 ， 適用于任何含一定水量的松散巖土層，在復(fù)雜水文地質(zhì)如軟土、含水不穩(wěn)定土層、流砂、高水壓及高地壓地層條 件下凍結(jié)技術(shù)有效、可行 ； (3) 靈活性好 ， 可以人為地控制凍結(jié)體的形狀和擴(kuò)展范圍，必要時(shí) 可以繞過地下障礙物進(jìn)行凍結(jié) ； (4) 可控性較好 ， 凍結(jié)加固土體均勻、完整 ； (5) 經(jīng)濟(jì)上較合理 。 1 概述 —— 凍結(jié)巖土體的方法 從土體中吸熱 。 —— 凍結(jié)的作用 含水 、 松散土體凍結(jié)后抗壓強(qiáng)度明顯提高 。 —— 凍結(jié)法處理對象 巖土體中的水 水在凍結(jié)過程中將發(fā)生明顯體積變化 1 概述 —— 凍結(jié)法設(shè)計(jì)與施工 (1) 根據(jù)工程 、 地質(zhì) 、 水文和環(huán)境條件進(jìn)行凍結(jié)設(shè)計(jì)： —— 確定凍土結(jié)構(gòu)形式 —— 選擇制冷方式 —— 布置凍結(jié)系統(tǒng) —— 確定凍結(jié)溫度 —— 估算凍結(jié)時(shí)間 ， 等 。 (2) 待設(shè)計(jì)凍土結(jié)構(gòu)形成后 ， 在其保護(hù)下進(jìn)行地下工程的掘進(jìn) 、支護(hù)和設(shè)備安裝等工作 。 1 概述 —— 凍土的形成 為構(gòu)造高承載力和密封防水的凍土體，在土中相應(yīng)位置布置和施工凍結(jié)孔 —— 安設(shè)凍結(jié)管，通過凍結(jié)管中循環(huán)的低溫冷媒劑將土體中的熱量帶出，使地層降溫并使土中水結(jié)為冰。 在凍結(jié)初期，凍土僅在緊靠凍結(jié)管周圍形成凍土柱；隨凍結(jié)過程的繼續(xù)，凍土柱漸漸擴(kuò)大并相互連接，在預(yù)計(jì)的凍結(jié)時(shí)間后，凍土體達(dá)到設(shè)計(jì)厚度 —— 形成凍土 1 概述 凍結(jié)法簡史 礦井建設(shè) ? l862年：英國 ， 率先用凍結(jié)法成功進(jìn)行深基坑開挖圍護(hù) ? l872年：德國 ， 首先應(yīng)用于礦井建設(shè) 。 魯爾區(qū)凍結(jié)井深超過 600m ? 1888年：美國 ， 用于煤礦礦井開挖 ? l965年：加拿大 ， 開挖 l089米礦井 ， 凍結(jié)深度 684米 ? 1952至 l98l年間：北美 ， 用凍結(jié)法鑿井達(dá) 29個(gè) ? 迄今為止 ， 各國凍結(jié)井最大凍結(jié)深度：英國 930m， 美國 915m，波蘭 860m， 加拿大 634m， 比利時(shí) 638m， 前蘇聯(lián) 620m， 德國 531m，法國 550m， 中國 702m 地下工程 ? 1979年：美國 ， 地下核電站基坑 、 直徑 40m、 深 6m基礎(chǔ) ? 80年代：蘇聯(lián) ， 城市地鐵大廳 35座 、 隧道 35項(xiàng) ， 高 、 重27000噸大樓基坑開挖支護(hù) ? 1962以來：日本 ， 超過 300個(gè)大型凍結(jié)工程 ， 其中有通過河流 、 鐵路 、 公路和其它構(gòu)筑物下的隧道工程 、 擋土墻工程 、 與盾構(gòu)施工有關(guān)的工程等 ? 20世紀(jì)中葉起：波蘭 、 德國 、 法國 、 瑞士 、 比利時(shí) 、 意大利 、 奧地利 、 挪威 、 西班牙 、 芬蘭 、 澳大利亞 、 法國 、 荷蘭 、 加拿大等 我國情況 ? 70年代初，北京地鐵凍結(jié)長 90m， 垂深 28m ? 1975年，沈陽地鐵 2號井 ? 上世紀(jì) 80年代，東海拉爾水泥廠的上料倉基坑；南通建筑物旁開挖的沉淀池工程 ? 1988年，鳳臺淮河大橋主橋墩基礎(chǔ)工程 ? 1993年，上海地鐵一線 1個(gè)泵站和 3個(gè)隧道貫通道結(jié)合部 ? 1998年，北京地鐵熱 —
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