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煤田地质与勘探 2019年第1期47卷 155-161页

作者：吴雨薇李春芳胡俊王志鑫汪树成海南大学土木建筑工程学院海南海口570228 海南省水文地质工程地质勘察院海南海口570206

新型管幕冻结法中冻结管周围温度场的发展状况是这一工法施工的技术重点,为研究这一工法中温度场的发展变化规律,在模型中选取2条路径,并在路径上布设分析点,通过分析土体导热系数、容积热容量、相变潜热、原始地温这4个因素对温度场发... 详细信息

新型管幕冻结法中冻结管周围温度场的发展状况是这一工法施工的技术重点,为研究这一工法中温度场的发展变化规律,在模型中选取2条路径,并在路径上布设分析点,通过分析土体导热系数、容积热容量、相变潜热、原始地温这4个因素对温度场发展规律的影响,形成如下结论:与港珠澳拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护形式更加灵活多样,受地形制约更小;土体导热系数对温度场有显著的影响,导热系数越大,温度下降越快,且幅度越大;容积热容量对温度场的影响效果较大,容积热容量越小,温度下降越快,且幅度越大;土体相变潜热对温度场变化几乎没有影响;原始地温越低,达到相同温度所需要的冻结时间越短。所得结果可供今后类似工程参考。

关键词：新型管幕冻结法温度场影响参数数值分析

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新型管幕冻结法不同冻结管布置方案温度场数值分析

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森林工程 2018年第3期34卷 86-92页

作者：胡俊欧阳素娟李春芳吴雨薇汪树成海南大学土木建筑工程学院海口570228

本文介绍了新型管幕冻结法的特点及施工流程,并运用有限元软件建立其两种冻结管布置方案下的数值模型,对两种数值模型的温度场发展规律进行对比分析得出:与港珠澳拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护形式更加灵活多样,受地形制... 详细信息

本文介绍了新型管幕冻结法的特点及施工流程,并运用有限元软件建立其两种冻结管布置方案下的数值模型,对两种数值模型的温度场发展规律进行对比分析得出:与港珠澳拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护形式更加灵活多样,受地形制约更小;随着冻结时间增加,冻结壁先以冻结管为中心呈同心圆形式发展,随后与其他冻结管形成的冻结壁和钢管相互交圈,最终形成封闭的冻土帷幕;方案1中冻结11 d时冻结管形成的冻结壁与相邻钢管交圈,14 d时两相邻冻结管形成的冻结壁交圈形成冻土帷幕;方案2中冻结29 d时两相邻冻结管形成的冻结壁交圈,62 d时冻结管形成的冻结壁与相邻钢管交圈形成冻土帷幕。故两方案比较下,方案1形成的冻土帷幕所需时间更短,管幕与冻结管布置更加合理。所得结果可为日后的相关实际工程提供参考依据。

关键词：新型管幕冻结法冻结法管幕法温度场数值模拟

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渗流条件下新型管幕冻结法温度场发展规律研究

渗流条件下新型管幕冻结法温度场发展规律研究

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作者：林小淇海南大学

学位级别：硕士

新型管幕冻结法利用管幕法与冻结法的优势,应用于一些复杂的地质环境,但目前关于渗流条件下新型管幕冻结法的研究较少。本文根据港珠澳大桥拱北隧道实际工程建立渗流条件下拱北隧道管幕冻结数值模型并计算,通过数值模拟分析结果与拱北... 详细信息

新型管幕冻结法利用管幕法与冻结法的优势,应用于一些复杂的地质环境,但目前关于渗流条件下新型管幕冻结法的研究较少。本文根据港珠澳大桥拱北隧道实际工程建立渗流条件下拱北隧道管幕冻结数值模型并计算,通过数值模拟分析结果与拱北隧道实测数据进行对比验证模型的适用性,分析渗流条件下拱北隧道管幕冻结法温度场变化规律,通过对称点分析地下水流对拱北隧道管幕冻结法的影响。接着根据验证COMSOL数值模拟手段的适用性,在拱北隧道管幕冻结模型的基础上建立渗流条件下新型管幕冻结法数值几何模型,通过分析不同截面的云图与等温线变化研究渗流条件下新型管幕冻结法温度场变化规律,研究不同因素对渗流条件下新型管幕冻结法温度场的影响。最后根据单因素影响结果提出不同优化方案,并对比新型管幕冻结法在优化前后的冻结效果。主要得到以下结论:(1)通过对比拱北隧道管幕冻结法实测数据与数值模拟结果,两者降温曲线相差不大,冻结过程温度差值在2℃左右,因此可以验证该水热耦合模型建立的正确性。(2)冻土帷幕的形成会阻碍地下水的流动,管幕冻结法围成的区域内无地下水流动,地下水会绕着冻土帷幕流过;通过分析各不同路径的测温点降温曲线发现,地下水对迎水面的影响较大,四条路径的冻土帷幕均大于3m,符合施工开挖要求。(3)新型管幕冻结法在形成冻土帷幕后会拦截地下水的流动,同时减弱迎水面的流速,同时地下水流造成冻结管上下游对称位置的测温点温度变化不一致,并且最终冻结温度存在差值,同时监测点离冻结管越远受地下水流的影响越大。渗流速度越大对冻土帷幕的增加交圈时间,当渗流速度大于4.27m/d时,冻土帷幕交圈时间出现“爆发式”增长;当渗流速度达到5.27m/d时,冻土帷幕开始不闭合。初始温度越高,形成冻土帷幕的时间也在增加,冻土帷幕的最终温度越高。随着含盐量的升高,渗流条件下新型管幕冻结法所形成的冻土帷幕平均温度也随之升高。(4)按照渗流速度对新型管幕冻结法的影响,在新型管幕结构迎水面增加不同数量的冻结管,设置了3种不同优化方案并进行数值模拟,得到以下结果:原方案在渗流速度4.27m/d时冻土帷幕交圈时间为83d,冻土帷幕厚度为4.08m;经过方案一的优化交圈时间缩短至60d,冻土帷幕厚度为4.35m,增加0.27m,经过方案二的优化,冻土帷幕交圈时间缩短至47d,冻土帷幕厚度增加0.16m;经过方案三的优化,冻土帷幕交圈时间缩短至43d,冻土帷幕厚度增加0.62m。经过方案的优化,渗流条件下新型管幕冻结法形成冻土帷幕的时间减少,同时厚度也有所增加。经过数据对比,方案三的效果最佳,方案二优于方案一。

关键词：新型管幕冻结法拱北隧道管幕冻结法不同因素分析温度场渗流场方案优化

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不同渗流速度对新型管幕冻结法温度场影响

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海南大学学报（自然科学版） 2023年第1期41卷 85-94页

作者：周文胡俊曾晖李珂曾东灵王志鑫冯继超海南大学土木建筑工程学院海南海口570228 五邑大学土木建筑学院广东江门5290203 海南省水文地质工程地质勘察院海南海口570206

为了探究渗流作用对新型管幕冻结法温度场发展与分布规律的影响,利用有限元软件研究不同渗流速度下冻结施工中冻结帷幕的发展规律,通过分析冻结壁的交圈时间与最终厚度,得出如下结论:渗流对冻结帷幕的影响主要体现在冻结施工前期冻结壁... 详细信息

为了探究渗流作用对新型管幕冻结法温度场发展与分布规律的影响,利用有限元软件研究不同渗流速度下冻结施工中冻结帷幕的发展规律,通过分析冻结壁的交圈时间与最终厚度,得出如下结论:渗流对冻结帷幕的影响主要体现在冻结施工前期冻结壁未交圈时,以及渗流作用对上游的冻结帷幕影响较下游更显著,导致冻结帷幕产生向下游的偏移;冻结壁交圈后能发挥较好的止水作用,冻结区域内渗流速度几乎为0;渗流对温度场的影响体现在使冻结壁交圈时间推迟与使冻结壁厚度变薄,随着渗流速度增加,冻结帷幕交圈闭合时间延长呈现非线性,可采用指数函数进行拟合;上游与冻结方向平行处冻结壁最薄,冻结帷幕与渗流方向垂直处几乎不受到渗流影响,在渗流速度过大时,冻结帷幕交圈时间会大幅增加,可采用加密上游冻结管的方式减小渗流对冻结区域的影响,分析结果可为后续类似工程提供参考依据.

关键词：新型管幕冻结法水热耦合数值分析人工冻结技术

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