软粘土地区地铁隧道周围冻融土的工程特性与变形机理研究

在软粘土地区地铁隧道人工地层冻结区域，由于冻胀与融冻作用使土体结构受损、强度降低，在地铁行车振动荷载作用下导致地铁隧道轴线变形进而引起隧道管片破损与地面沉降，产生安全隐患。本课题以软粘土地区的人工冻融土为研究对象，以室内外试验为研究基础，研究在地铁行车振动荷载作用下隧道周围冻融土体的动力学性状并建立动本构模型；研究冻融土体中孔隙水的液相－固相－液相转化对土体微结构变形的影响，揭示冻融过程对土体力学性质与土体损伤破坏的微观机理，探索冻融土宏观变形与微观变形之间的内在联系；研究冻融土体工程特性、融沉变形机理以及在地铁行车振动荷载作用下隧道周围融冻后土体的融沉量对隧道轴线变形影响的耦合机制，建立相应的冻胀～融沉数学模型。进而探索冻胀力和融冻过程中土体融沉变形对隧道轴线与管片破损影响的机理，为预测和控制软粘土地区地铁隧道周围冻融土体可能引起的工程地质灾害提供理论依据。

在软粘土地区地铁隧道人工地层冻结区域，由于冻胀与冻融作用使得土体结构受损、强度降低，在地铁行车振动荷载作用下导致地铁隧道轴线变形进而引起隧道管片破损与地面沉降，产生安全隐患。本课题以软粘土地区的人工冻融土为研究对象，以室内外试验为研究基础，研究在地铁行车振动荷载作用下地铁隧道周围冻融土体的动力学性状并结合冻融土长期融沉特性，建立更加符合实际应用的地铁隧道长期冻融沉降预测模型；研究冻融土体中孔隙水的液相-固相-液相转化对土体微观结构变形的影响，揭示冻融过程对土体力学性质与土体损伤破坏的微观机理，探索冻融土宏观变形与微观变形之间的内在联系；研究冻融土体工程特性、融沉变形机理以及地铁行车振动荷载作用下隧道周围融冻后土体的融沉量对隧道轴线变形影响的耦合机制，建立相应的融沉数学模型。进而探讨冻胀力和冻融过程中融沉变形对隧道轴线与管片破损影响的机理。为预测和控制软粘土地区地铁隧道周围冻融土体可能引起的工程地质灾害提供理论依据。