检索结果-南通市图书馆

定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解

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工程科学与技术 2022年第4期54卷 76-87页

作者：王彬荣传新程桦安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心安徽淮南232001 安徽理工大学安全科学与工程博士后科研流动站安徽淮南232001 中煤矿山建设集团有限责任公司博士后科研工作站安徽合肥230091

受水流对流传热及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的3管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进... 详细信息

受水流对流传热及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的3管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化;基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解,以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式;自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下3管冻结温度场演化规律的模型试验,对公式的合理性进行验证。结果表明:关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证;冻结帷幕的交圈时间及非对称系数随着流速的增加急剧增大;当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够对渗流场作用下人工冻结温度场进行较为准确的数学描述,为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。

关键词：人工地层冻结渗流冻结温度场解析解相似模型试验

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富水软土基坑组合式冻结加固模型试验研究

地下空间与工程学报 2024年第2期20卷 535-545页

作者：郭飞李兆平韩雪刚崔向阳宋健平北京市政建设集团有限责任公司北京100089 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

近年来随着环保理念的贯彻和对城市水资源保护的重视,许多地区对地下水抽排进行限制,导致大量基坑工程必须寻找新的止水方式。对此,“地下连续墙+水平冻结封底”的组合式冻结加固被提出,利用模型试验对其在不同水压地层中可行性和差异... 详细信息

近年来随着环保理念的贯彻和对城市水资源保护的重视,许多地区对地下水抽排进行限制,导致大量基坑工程必须寻找新的止水方式。对此,“地下连续墙+水平冻结封底”的组合式冻结加固被提出,利用模型试验对其在不同水压地层中可行性和差异性进行了分析,验证了该支护方式的可行性。结果表明:(1)随着水头高度的增大,冻结壁水分补给速率有所提升,冻结壁交圈时间与地层水头高度呈正相关,而冻结壁厚度与地层水头高度呈负相关关系。(2)临时竖井受地层冻结影响,会有明显冻胀压迫作用,伴随冻结壁发育,冻胀力最终降至某一特定值,并趋于平稳,且其峰值与水头高度成正相关关系;(3)模型试验中冻结壁上部土体的最大位移点位于土体35 cm深度位置,其位移数据为2~3 mm;(4)基坑开挖期间,冻土帷幕的温度随着基坑的开挖和积极冻结的双重作用下能够维持相对的平衡,整个冻结壁保持基本稳定状态。研究成果可为该支护方式在基坑工程中的应用提供理论支撑。

关键词：基坑工程冻结温度场模型试验冻结法基坑开挖

基于西部风积砂层渗流特性的冻结壁发展规律研究

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建井技术 2024年第2期45卷 73-77页

作者：江文辉王晓健朱建杨道召沈运才单邓涛安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 鄂尔多斯市成达矿业有限公司陶忽图煤矿内蒙古鄂尔多斯017000

为解决井筒冻结壁在冻结过程中温度场难以预测的问题,以陶忽图矿井副井为工程背景,利用ANSYS有限元软件分析计算,对陶忽图矿副井在冻结条件下-35.35 m风积砂层的冻结壁厚度、温度以及渗流对冻结壁交圈时间的影响进行了研究。研究结果显... 详细信息

为解决井筒冻结壁在冻结过程中温度场难以预测的问题,以陶忽图矿井副井为工程背景,利用ANSYS有限元软件分析计算,对陶忽图矿副井在冻结条件下-35.35 m风积砂层的冻结壁厚度、温度以及渗流对冻结壁交圈时间的影响进行了研究。研究结果显示,数值模拟预测的风积砂层冻结壁交圈的时间与实际时间相吻合。在冻结过程中,通过有限元模拟得出的测温孔温度与实测结果相符,验证了有限元软件模拟井壁冻结过程的准确性。此外,通过有限元软件对井筒周边抽水井不同抽水速率对冻结温度场的模拟分析,总结出不同抽水速率对冻结温度场的影响,为西部类似风积砂层的冻结法凿井提供了有益的参考。

关键词：冻结温度场数值模拟实测渗流风积砂层

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冻结管温度场解析解与数值模拟对比分析

建筑安全 2023年第1期38卷 51-55页

作者：尹珍珍凌宇飞苏州托普信息职业技术学院江苏苏州215300

人工冻结土层施工方法是保证地下工程施工安全性和稳定性的重要技术,结合冻结法施工中冻结管采用单排直线型布置方式下温度场的变化情况,通过理论计算方式推导了稳态导热条件下,考虑和不考虑土层冻结温度两种情况下的温度场解析解,再通... 详细信息

人工冻结土层施工方法是保证地下工程施工安全性和稳定性的重要技术,结合冻结法施工中冻结管采用单排直线型布置方式下温度场的变化情况,通过理论计算方式推导了稳态导热条件下,考虑和不考虑土层冻结温度两种情况下的温度场解析解,再通过ANSYS数值模拟分析,将温度场模拟结果与解析解进行对比分析,从而得出理论计算方式在不同情况下运用的合理性和适用性。

关键词：人工冻结法冻结温度场数值模拟

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多圈管分期冻结施工法温度场现场实测与分析

冰川冻土 2012年第5期34卷 1179-1183页

作者：宗翔安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

在深厚表土中进行冻结法施工常产生由于冻胀应力造成的冻结管断裂,为减小深井冻结壁在形成过程中产生的内部冻胀应力,采取外圈辅助冻结孔滞后于主圈孔冻结的施工方案,能有效地防止冻结管断裂.应用有限元方法对淮南某煤矿主井冻结井筒分... 详细信息

在深厚表土中进行冻结法施工常产生由于冻胀应力造成的冻结管断裂,为减小深井冻结壁在形成过程中产生的内部冻胀应力,采取外圈辅助冻结孔滞后于主圈孔冻结的施工方案,能有效地防止冻结管断裂.应用有限元方法对淮南某煤矿主井冻结井筒分期冻结过程进行了瞬态温度场数值模拟,和现场实测十分接近.分期冻结方案能减少冻结壁内部水分聚集,以达到减少冻胀应力的目的,并形成相对比较均匀的温度场.相同冻结条件下采用分期冻结方案,冻结壁有效厚度增大约15%.数值模拟的系统分析可为深井冻结壁的设计与施工提供科学依据.

关键词：分期冻结冻结温度场数值模拟

冻结管引起的周围土体温度场演变规律及参数化分析

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水利水电技术 2018年第7期49卷 187-195页

作者：韩灵杰韩毅马芸桂超郑州科技学院土木建筑工程学院河南郑州451400 郑州市第一建筑工程集团有限公司河南郑州450004 新乡学院土木工程与建筑学院河南新乡453003

针对稳定线性冷源热传导问题,为研究人工冻结法冻结管周围土体温度场的瞬态变化,基于冻结锋面将土体分为冻结区及降温区,构建相应人工冻结相变温度场模型,并采用变量替换法得到冻结温度场解析解,利用指数积分函数解析式表达了冻结区和... 详细信息

针对稳定线性冷源热传导问题,为研究人工冻结法冻结管周围土体温度场的瞬态变化,基于冻结锋面将土体分为冻结区及降温区,构建相应人工冻结相变温度场模型,并采用变量替换法得到冻结温度场解析解,利用指数积分函数解析式表达了冻结区和未冻结区的温度场分布。将理论解析计算结果与冻结槽试验结果进行比对,验证了理论封闭解的有效可靠性,并进一步通过参数化分析了与土体传热介质冻结温度场演变规律有关的初始温度、冻结温度、冻结温差、结冰潜热、盐水温度和冻结管吸热系数等影响因素的敏感性。结果表明:冻结锋面半径与冻结时间存在着平方根关系,冻结温度场呈对数型函数分布,且曲线曲率随冻结时间的增加而逐渐减小;土体初始温度、冻结温度、结冰潜能和盐水温度与冻结锋面半径均呈负相关,冻结管吸热系数与冻结锋面半径呈正相关;土体冻结温差、土体结冰潜能和冻结管吸热系数与土体冻结锋面半径的发展均呈现近似线性关系,传热介质初始温度和盐水温度对冻结锋面半径随冻结时间变化的对数型曲线曲率影响最大,结冰潜热和冻结管吸热系数次之,冻结温度最小。研究成果对认识稳定线性冷源作用下冻结管周围不良地基土温度场演变规律和进一步形成规范及指导冻结法施工技术具有重要意义。

关键词：冻结温度场冻结锋面半径理论解析冻结槽试验参数化分析土力学软弱土层冷热处理法

引水沟渠冻结法施工中的温度场、冻结壁演变和开挖稳定性分析

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水电能源科学 2015年第7期33卷 139-143页

作者：尚军程学磊张来栋白敬天津城建大学土木工程学院天津300384 大连海事大学道路与桥梁工程研究所辽宁大连116026 新乡学院土木工程与建筑学院河南新乡453003 湖北工程学院城建学院湖北孝感432000

为准确计算冻结壁厚度、了解开挖引水沟渠对地层稳定性的影响,从而确保工程的安全稳定性,结合工程实例,根据冻土的热物理参数及力学性质,运用解析方程和经验公式分别计算了引水沟渠冻结法施工的冻结壁厚,并对比计算结果与现场实测温度... 详细信息

为准确计算冻结壁厚度、了解开挖引水沟渠对地层稳定性的影响,从而确保工程的安全稳定性,结合工程实例,根据冻土的热物理参数及力学性质,运用解析方程和经验公式分别计算了引水沟渠冻结法施工的冻结壁厚,并对比计算结果与现场实测温度反推出的冻结壁厚度,同时利用多物理场耦合软件模拟冻结壁的形成及开挖后的受力变形,分析了引水沟渠在冻结暗挖过程中冻结壁的安全稳定性。结果表明,理论计算中拉麦公式考虑的因素少,计算结果偏大,维亚洛夫公式设计冻结壁厚度相对合理;数值模拟可得出引水沟渠周围土体的应力场、位移场分布,可验证施工方案的合理性;在实际工程中可结合经验估算、现场实测理论计算与数值模拟计算来最终确定设计方案。

关键词：冻结壁引水沟渠冻结温度场开挖稳定性数值模拟

人工冻结黏土导热系数试验研究及多圈管温度场形成规律

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人工冻结黏土导热系数试验研究及多圈管温度场形成规律

作者：李阳安徽理工大学

学位级别：硕士

本文首先对人工冻结法、冻结温度场、冻土导热系数及其反分析相关理论基础知识进行了阐述,然后以此为理论工具,以山西梵王寺矿西风井冻结工程(双圈管差异冻结)为背景,对此矿井冻结温度场进行了实测研究,同时对两个代表性土层(88m砂质黏... 详细信息

本文首先对人工冻结法、冻结温度场、冻土导热系数及其反分析相关理论基础知识进行了阐述,然后以此为理论工具,以山西梵王寺矿西风井冻结工程(双圈管差异冻结)为背景,对此矿井冻结温度场进行了实测研究,同时对两个代表性土层(88m砂质黏土层和155m粉质黏土层)的冻土导热系数进行了试验和反分析研究,并结合ANSYS大型软件及反分析出的等效导热系数对冻结温度场的分布进行了模拟和分析,最后对冻结壁的发展状况进行预测并提出一些冻结建议。冻结温度场实测研究中设置了三个测温孔,分别位于外圈管外侧、两圈管中间和内圈管内侧,对200天内的冻结温度场变化情况进行了实测,主要分析了积极冻结期内的土层温度发展变化状况,得出土层实测温度80天之前基本全部降到0℃以下,之后降温速度变缓,180天以后趋于稳定;土层实测温度场与测温孔的位置有关,冻结100天内T1、T2、T3平均降温速度分别为0.21℃/d、0.17℃/d、0.16℃/d;冻结方式对降温速度有明显影响,冻结孔数量增大一倍,195m粗砂岩T1、T2孔平均降温速度约是475m粗砂岩的1.6倍;冻土导热系数试验研究中考虑了含水量、干密度、土性及冻结温度等影响因素,分别对各种因素与冻土导热系数的关系进行了试验分析,得到含水率及干密度因素影响最为显著,四个含水率下的冻结粉质黏土、砂质黏土导热系数随干密度的增长速率分别约是融化状态下的4倍和3倍等若干重要结论;冻土导热系数反分析过程中使用了选择法及最小二乘法的理念,结合试验值设置了一组导热系数序列,选择使目标函数最下的导热系数值做为最终的等效导热系数,分别为2.0W/(m·K)、1.9W/(m-K),然后将此导热系数值下的温度场模拟值与实测值进行对比,结果显示两个层位三个测温孔模拟与实测差值基本维持在2℃以内,表明试验和反分析的合理及可靠性;最后本文利用ANSYS软件对88m层位的温度场、冻结壁厚度及平均温度进行模拟预测,并调取了温度场云图辅助分析,提出要适当升高内圈管盐水温度等意见来保证井筒掘进施工的高效性和安全性。本文采用的是理论、实测、试验及模拟相结合的可靠研究方法,本文的研究成果在一定程度上弥补了冻土导热系数研究的不足,同时可为冻土导热系数反分析提供一条思路,也可为类似地质条件下的人工冻结工程提供一种参考,具有较高的研究价值和重要的工程意义。

关键词：冻结温度场导热系数反分析实测试验数值模拟

地下水渗流作用下人工冻结砂层温度场演化规律研究

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地下水渗流作用下人工冻结砂层温度场演化规律研究

作者：姜晓刚安徽理工大学

学位级别：硕士

伴随着人工冻结法在滨海城市隧道、富水软弱地层建井与地铁开挖等工程中的广泛运用,因地下水渗流过大导致的工程问题频发,严重威胁了冻结法施工安全,此时对地下水渗流作用下冻结温度场的发展规律研究就显得十分重要。因此本文通过模型... 详细信息

伴随着人工冻结法在滨海城市隧道、富水软弱地层建井与地铁开挖等工程中的广泛运用,因地下水渗流过大导致的工程问题频发,严重威胁了冻结法施工安全,此时对地下水渗流作用下冻结温度场的发展规律研究就显得十分重要。因此本文通过模型试验对地下水渗流作用下双管冻结温度场的演化规律进行了研究,基于试验结果进行理论分析,推导出了地下水渗流作用下双管冻结稳态温度场解析解,并利用数值模拟验证了水热耦合模型的正确性,进一步利用该模型对地下水渗流作用下的单圈管冻结方案进行了优化设计。基于相似准则获得相关试验参数,建立起考虑地下水渗流作用下的双管冻结温度场的模型试验,探究不同渗流速度下双管冻结温度场的发展规律。结果表明:当渗流速度为3m/d时,上下游冻结锋面在稳态时形状出现差异,下游冻结锋面沿水流方向形成凸起;当渗流速度在6m/d、9m/d时下游凸起更为明显,且下游冻结区域温度明显小于上游冻结区域,两侧、下游、上游冻结锋面的拓展速率较无流速时分别下降了 49.62%、56.25%、44.64%与 57.4%、65.18%、58.93%。通过分段等效的方法对上、下游与中间部分冻结锋面的形状进行简化,并推导出地下水渗流作用下双管冻结稳态温度场的解析解,后与试验结果进行对比并验证其合理性,进而据此计算不同渗流速度下的双管冻结稳态温度场的分布。通过模型试验对水热耦合数学模型进行准确性验证,并基于里必矿原单圈冻结方案,运用COMSOL进行数值模拟,提出了“注浆+加强冻结”的单圈冻结优化方案,并探究了注浆区域、加强冻结管布置角度对冻结温度场发展的影响。结果表明:注浆区域布置角度为30°,加强冻结管布置角度为15°时,“注浆+加强冻结”优化方案最大交圈流速为16m/d,较优化前提高了 45%;地下水流速为6m/d～9m/d时,注浆区域与加强冻结管宜选择20°布置;地下水流速为10m/d及以上时注浆区域宜选择60°布置,加强冻结管宜选择20°布置。图[35]表[11]参考文献[80]

关键词：人工地层冻结法解析解冻结温度场地层注浆数值模拟