多功能人工地层冻结法信息化施工系统研究.pdfVIP

多功能人工地层冻结法信息化施工系统 MultifunctionalInformationConstructionfor System Artificial Ground Method Freezing 胡向东毛良根邱凡 fl同并大学地F建筑与工程系．上再，200092；2同薪丈学岩土工程重点霉验塞，上簿．200092) 摘要：人工地层冻结法由于其冻结系统运行状态、冻土帷幕惟状在整个施工过程中是动态变化 的，如果施丁管理币当将导致工程安全问题，因此它是一种必须实行信息化施工的工法。为保证冻 结法施工安全，建市r一个安全可靠的多功能信息化施工系统，实现了自动数据采集、实时监测、 分析、可视化显示和丰睦管等功能。、废系统的建立对确保工程安全和冻结法施上技术的发展具有重 要意义。 关键词：冻结法信息化施工隧道联络通道可视化一线总线 1 前言 人工地层冻结技术已发展成为一种成熟的工法，在井矿工程、地基临时加固、地下水污 染控制、废弃物掩埋等领域已有广泛应用…。然而冻结法是一种高风险的工法，施工管理不 当可能会导致安全问题。这是因为多种原因可能导致局部冻土帷幕缺陷，例如，冻结器中的盐 水循环不畅甚垒停止、局部散热或保温效果差、冻结管断裂引起的盐水泄漏，以及不正确的 开挖等。为r保证冻结工程的安伞施工，必须随时掌握冻土帷幕的性状和冻结系统的运行状 态，特别是冻土帷幕的温度场、厚度和形状，从而正确判断冻土帷幕的安全状态。但是，在整 个冻结过程中，冻土帷幕的温度场、厚度、形状和冻土的性质在小断变化，冻结系统的运行状 态也需要根据冻结效果进行不断调节，这样就难以及时、准确地判断冻土帷幕的可靠性和冻 结系统运行状态的合理性。只有依赖可靠的监测系统对冻土帷幕温度进行实时监测，根据理 论模型求解冻土帷幕的温度场，计算冻土帷幕的平均温度、厚度和形状。由于冻土帷幕性质 的不可见性，温度场和冻土帷幕的形状的可视化也是不可缺少的。 为了满足上述要求，我们建立了一套多功能的冻结法施工实时自动监测系统，在冻结、掘 砌和工后全过程对冻结系统、土层温度、冻结压力和结构受力等重要参数进行自动监测，实 时反映冻结系统的运行状态和冻土帷幕的安全状态，并对异常现象做出报警。根据监测系统 反馈的信息，配合地层、地下结构、管线、地面及地面建筑位移和，变形的独立监测，工程旌工 管理人员可及时进行施工决策。实现冻结法信息化施工，达到确保施工安全的目的。 2 自动监测系统结构 2．1硬件 系统硬件主要由冻土温度和盐水温度传感器、土压力和钢筋应力传感器，温度和频率采 集模块，以及计算机组成吼图1)。 多功能人工地层冻结法信息化施工系统 187 图1监测系统框架图 温度传感器与温度采集模块之间采用“一线总线”(1一wirebus“’)连接。数据采集模块与 ’ 计算机通过RS485总线通信。 2．2软件 监测系统软件基于MSAccess数据库，实现自动连续监测、分析和结果可视化功能，用 VB编程。软件实现了多工程同时运行的功能。 数据库包含工程信息、冻结系统、各种钻孔、测点和传感器属性、监测数据等参数。 软件的核心功能主要有： (1)自动连续数据采集，方便的数据库查询，包括数据查询和图形查询。 (2)根据实测数据进行冻土帷幕温度、厚度、强度的计算。 (3)根据专用数学模型进行运算，用数字、陆线和图形实时显示原始数据和计算结果。 (4)土体温度场和冻土帷幕实体的可视化。 (5)施工过程异常状况报警。 3监测内容及仪器选型 监测内容主要是循环盐水温度、冻土温度、冻结压力，必要时可纳入结构内、外力等。 3．1循环盐水温度 低温循环盐水温度直接影响着