人工冻结法在地铁隧道施工中的应用与发展

冻结法是地下工程施工中常用的辅助工法。通过对冻结法的基本原理和工艺的介绍，分析了冻土温度场的发展，以及温度场与冻结壁发展的关系。阐述了人工冻结法在地铁隧道施工中的应用现状与发展趋势。     

我国人工地层冻结技术的现状与发展

简要回顾了人工地层冻结技术的发展历史,对我国人工地层冻结技术的发展现状做了总结,并指出存在的问题。     

斜井冻结和解冻全过程温度场演化规律研究

针对斜井冻结中存在的井壁浇筑水化热释放、局部冻结方式等问题，采用数值模拟和现场实测方法对袁大滩煤矿副斜井冻结和解冻全过程温度场的发展演化规律进行了研究，对斜井支护方式、停止冻结时间和局部冻结结构形式进行了探讨。结果表明，局部冻结时在非冻结段采用小尺寸冻结管或聚氨酯发泡方式的局部冻结效果并不理想，建议将局部冻结管做成双层套管，两层冻结管之间设置保温层，以维持聚氨酯材料的保温性能、减少冻土体积、减少制冷量的额外消耗|井壁水泥水化热的释放会造成井壁内部温度较高和周围的冻土融化，建议在外层井壁和冻土之间设置木背板或泡沫板等隔热材料，防止井壁内外温差过大而产生温度裂缝|根据井壁强度增长情况，确定合理的停止冻结时机。     

兖州矿区冻结凿井技术

兖州矿区根据本矿的工程地质特点应用冻结技术已施工井筒３３个，在优化冻结设计、冻开挖控制，防冻结管断裂，以及冻结技术革新等方面，该矿区对其应用和发展进行了总结。     

市政冻结技术的应用与展望

由于市政工程周边环境较为复杂,富水地层中降水法受到限制,故常采用人工冻结法加固土体。介绍市政冻结技术的发展历程、应用现状及关键技术问题,总结出按强度指标确定的冻结壁厚度计算公式;研发出保压平衡钻进新工艺,解决钻进过程中冻结管钻不进、断裂等问题;研发出PVC管盐水高效输送技术,输送冷量的散失量仅为同条件钢管的37.83%;对冻融环境效应及工程控制对策给出典型冻结案例,分析市政冻结技术发展存在的问题,并对今后的发展做了展望。     

深厚表土层人工冻结法凿井技术研究进展

冻结法凿井是我国目前开发深厚表土层覆盖下煤炭的首选建井技术。文章概述冻结法的原理及发展，分析深厚表土冻结技术研究的重要性。介绍国内外深厚表土层冻结技术研究现状，提出今后冻结技术研究的动态。     

人工冻结法在地铁隧道施工中的应用与发展

冻结法是地下工程施工中常用的辅助工法。通过对冻结法的基本原理和工艺的介绍,分析了冻土温度场的发展,以及温度场与冻结壁发展的关系。阐述了人工冻结法在地铁隧道施工中的应用现状与发展趋势。     

地下工程的干冰冻结技术及应用展望

干冰即固体二氧化碳，作为致冷剂已广泛应用于食品储存、人工降雨、实验室试验等方面，但作为致冷剂应用于地下工程冻结方面迄今尚未见报道。为寻求地下工程冻结技术的发展，我们开展了地层的干冰冻结技术的研究，进行了半工业性试验并取得成功，为地下工程的冻结施工开辟了新的冷源。本文拟通过对试验实测数据和资料的分析，阐述干冰冻结的一些特点和规律，并就其应用范围和前景作一初步探讨．     

地层冰结技术40年

论述了人工地层冻结技术在我国煤矿凿井和其它部门地下工程应用４０年来的成就、技术现状和急待开发的问题。     

地层冻结技术在桥梁桩基工程中的应用

对冻结技术设计中墙体厚度设计方法进行了阐述和分析，并利用3个工程应用实例，证明人工冻结技术在桥梁建设中的可靠性和有效性。     

人工冻土温度场的支持向量机法预测

 在冻结法凿井施工中,及时掌握人工冻土温度场发展,对于优化冻结方案、处理紧急情况有重要的意义。针对新建矿井实测样本较少的特点,利用基于结构风险最小化原理与小样本学习方法-支持向量机算法,建立了人工冻土温度场发展的支持向量机计算模型。采用不同的核函数的支持向量机对人工冻土温度场发展进行对比分析,确定了适合于人工冻土温度场发展计算的核函数。人工冻土温度场支持向量机模型计算结果表明,该方法是一种有效的方法,为人工冻土温度场的计算提供了一条新途径。     

渗流作用下地层冻结壁形成的模型试验研究

根据相似准则，建立了水渗流作用下两孔地层冻结模型试验台.根据两孔冻结正交模型设计和试验，研究了常规盐水冻结工艺中，地下水渗流、孔间距等对饱和砂冻结交圈时间和上下游温度场发展的影响.研究表明，渗流速度从水平2（模型渗流速度0.7 m/h）增至3水平（模型渗流速度1.0 m/d）时，冻结壁交圈时间急速增加，且水流速度是影响冻结壁上游厚度的主要因素，而缩小冻结孔间距是抑制水流对交圈时间影响的最有效手段.     

冻结管差异温度强化冻结试验与数值分析

针对立井冻结工程中存在的局部难冻结地层,为对其强化冻结,提出了冻结管差异温度强化冻结方案。为验证差异温度的强化冻结效果,进行了单管冻结试验,同时基于有限体积法(FVM)原理,进行了强化冻结段-35℃、-40℃和-45℃三种条件下的单排管三维数值分析,并研究了冻结管上、下不同温度段的冻结温度场分布规律及冻结壁特征。结果表明:冻结管内可实现差异温度冻结,冻结管强化冻结段可显著增加冻结壁厚度、降低冻结壁平均温度并强化地层的冷能耗散,使局部地层受到强化冻结。     

人工冻结法在玄武湖水下交通隧道的应用方案

介绍了人工冻结法在玄武湖水下交通隧道中的应用方案以及冻结法的施工工艺。分析了采用人工冻结法的特点及优势。     

蒙西陇东地区富水软岩地层冻结造孔施工技术研究

结合在蒙西陇东地区施工经验,选取地层代表性较强的当前世界立井净径最大的泊江海子煤矿副立井,当前世界冻结深度最深的核桃峪煤矿副立井冻结工程,对冻结造孔及相关工序进行分析,提出蒙西陇东地区冻结造孔中纠斜、取煤芯、冻结管下放及穿越砾岩等关键工序技术要点,为该区域冻结造孔施工提供参考。     

无限大区域内少量冻结管稳态温度场解析解

在人工地层冻结法施工中,为满足一些特殊的工况需求,常采用布置两管或三管等少量冻结管的形式,虽然现在已有2根冻结管排列与3根冻结管以等间距直线排列时的稳态温度场解析解,但是遇到三管以其它形式排列的情况时,这些解已经不能满足需求。采用势函数叠加理论推导了3根冻结管以任意形式排列时的稳态温度场解析解。在此基础上得出了3根冻结管以等间距和不等间距直线、等腰三角形及直角三角形等排列形式下的温度场特定解。采用热学数值模拟方法对解析解进行了验证。结果表明,解析解计算结果与数值模拟结果较吻合,解析解正确。同时验证了采用势函数叠加法推导出的两管排列与三管等间距直线排列时的稳态温度场解析解与已有解完全相同。     

深厚黏土地层冻结压力的实测分析

通过监测淮南顾北煤矿深厚钙质黏土地层井筒冻结压力的发展规律,发现不同深度处的冻结压力在井壁混凝土浇筑后的最初15 d内增长速度较快,且具有明显的方向性;获得外层混凝土井壁浇筑后井帮温度的变化规律,冻结壁融化深度等是直接关系到冻结压力发展的重要因素;结合类似工程监测数据,获得了井筒平均冻结压力随深度变化的线性关系式.     

直线形单排管冻土帷幕平均温度计算

在人工地层冻结工程中,平均温度是评价冻土帷幕状态,进行冻土帷幕力学性能分析的基本参数,本文研究单排管冻结形成的冻土帷幕的平均温度计算。基于单排管冻结稳态温度场解析解,直接对温度场表达式进行积分运算,运用分部积分法和积分中值定理,得到了单排管冻结平均温度计算公式,根据工程中的实际参数取值进行了公式的简化。考虑到温度场解析解在冻结管区域的不适用,采用相同的积分策略求解冻结管区域对平均温度计算的影响,进行了平均温度计算公式的修正。使用A NSYS进行了单排管冻结的热学稳态数值模拟与平均温度计算公式的结果进行比对,考察管间距l=0. 4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4 m,相对厚度ξ/l=0. 5,0.6,0. 7,0. 8,1.0,1.5共6种冻结发展状态,根据试验报告进行土质参数取值,冻结参数为工程中常用取值。对比计算结果显示,公式计算与数值计算的结果较为吻合。当相对厚度大于0.5时,随着冻土厚度的发展(相对厚度的增大),理论计算结果与数值计算结果的差值迅速减小到0.5以内,当相对厚度大于0.6时,差值小于0.2℃当相对厚度为1及以上时,差值小于0.1℃。通过数值模拟验证了平均温度计算公式的准确性,也说明公式简化和修正的合理性,公式计算的误差满足工程应用的要求。     

管内盐水流动状态对单管冻结温度场影响规律分析

为获得冻结工程中冻结管内盐水流动状态对温度场的影响规律,分析了冻结管内盐水流动特点与流动状态;基于相似理论,导出了考虑管内盐水流动时单管冻结温度场无量纲数学模型及相应的准则表达式,将众多影响因素简化为5个无量纲准则,大大降低了研究的难度;利用综合数值计算与模拟试验,研究并获得了无量纲盐水温度Ty、雷诺准则Re、傅里叶准则Fo、普朗特准则Pr和格拉晓夫准则Gr对温度场的影响规律,分析获得了冻结壁形成厚度b和冻结管热流密度q与以上5个准则的对应关系;得出管内盐水的流动状态变化对冻结壁的厚度b及热流密度q的影响范围可达30%以上。根据不同冻结阶段温度场的发展特点,提出冻结工程中雷诺准则数Re的推荐值。