液氮快速冻结在城市地下工程中的研究

结合液氮冻结技术在城市地下工程区间隧道旁通道排水管修复工程中的应用,就液氮快速冻结技术的原理、冻结工艺过程、冻结参数设计、冻结施工和冻结环境效应控制等几个关键技术问题进行了探讨和研究.     

周油坊铁矿1#措施井快速冻结施工分析与研究

针对周油坊铁矿1#措施井的工程特点,结合该地区冻结井筒的施工经验和教训,设计出了周油坊铁矿1#措施井施工的最佳冻结方案,在冻结过程中对开机制冷、盐水泵压和流量以及冻结效果进行了论述,井筒掘砌期间加强施工过程监测、分析与控制,使建井时间大大缩短,提高了社会经济效益。为今后冻结井筒的设计与快速冻结施工提供了安全可靠、经济合理的参考方案。     

冻结法凿井冻结壁内外部冻胀力的工程实测及分析

在郭屯矿、郓城矿冻结法凿井过程中,开展了冻结壁内、外部水平地压的现场实测研究.结果表明:地层冻结过程中,冻结壁内、外部产生了极其显著的水平冻胀力;最大冻胀力达到初始水平地压的0.8～1.23倍,普遍介于0.9～1.1倍之间;导致冻结壁外载最大达到甚至超过初始水平地压的2倍.井筒掘进过程中,冻胀力发生了不同程度的释放,冻结壁外部残余冻胀力约为最大冻胀力的0.45～0.60倍,使冻结壁外载约为初始水平地压的1.5倍.冻胀力的积聚与释放,加剧了井筒掘砌过程中冻结管与冻结壁的受力与变形,并使冻结压力接近甚至超过初始水平地压,是威胁冻结凿井安全的关键因素.     

祁南矿井冻结井新型井壁结构破坏分析

祁南矿井冻结段井筒采用了我国自行研制的滑动、可缩性新型井壁结构。通过对核矿三个井筒外层井壁施工过程中出现破坏原因的分析,指出了在设计和施工中存在的不足,提出了需进一步研究的问题。     

富水地层多圈水平杯型冻结温度场分布形式及变化机理研究

为了掌握富水地层多圈水平杯型冻结温度场的分布形式及发展规律,以昆明地铁城市轨道交通5号线冻结加固工程为背景,通过现场监测、数值计算、室内试验对冻结帷幕温度场变化规律及内在机理展开研究,分析冻结壁温度场在形成过程中的变化规律.试验结果表明：在外部降温计划的作用下,冻结壁温度场按照温度变化过程分为快速降温阶段、潜热释放阶段、稳定温度阶段及冻结维护阶段4个阶段.各阶段曲线变化速率与加固范围内试样未冻水含量变化具有一定的关联,未冻水往往通过影响比热容、导热系数与潜热等热参数对冻结壁温度场的变化规律从而影响到整体下的温度场分布规律.未冻水含量变化通过改变冻结冰体圆柱与土柱的几何位置关系从而影响试样冻结过程中的热传导形式,其中比热容在正温阶段时随温度降低逐渐增加.     

软弱地层中桩孔人工冻结数值模拟分析

人工冻结数值模拟分析以温度场理论为基础,模拟分析冻结壁形成过程中等温线的分布情况以及冻结壁达到设计要求的时间因素。在一定假设条件下通过选取具体的工程地质参数,重点分析四根冻结管共同作用下,在直径80 cm的56#桩周围形成冻结壁开始发生交圈所需时间。冻结壁达到设计要求0.55 m。得出各冻结管在土体中形成的冻结壁发生交圈时等温线的分布图和所需的时间,冻结壁达到设计要求时等温线分布图。     

冻结法凿井冻结温度场的数值反演与模拟

考虑了冻结孔的实际偏斜状况，提出了基于平面有限元模型的冻结温度场数值反演及模拟方法．介绍了模型的基本特征、计算参数及数值反演、模拟的基本步骤．由于能够模拟冻结孔的实际分布状况及冻结管外表面的温度下降过程，并且以土性参数的反演为前提，因而该模型能够以较高的精度模拟冻结温度场的发展过程．通过某冻结温度场的数值模拟实例验证了该方法的可行性，并对影响数值模拟结果的主要因素进行了分析．     

基于ANSYS的冻结过程中温度场的有限元分析

进行圆柱形容器内水的冻结实验，并基于ANSYS的有限元分析法对其冻结过程进行计算机模拟．结果表明：计算机模拟与实验结果相吻合，冻结过程中相变持续时间径向不等，降温速率和降温曲线的线性分布特性在相变前、后正好相反．     

高寒地区煤矿储运筒仓不敷设保温层的应用研究

本文对高寒地区煤矿冬季储运筒仓内原煤的实际传热过程进行了分析,提出了简化的物理模型,得出了描述筒仓内原煤温度场解析式,经计算得出在不同时间内各种原煤的导热系数K值下的温度分布和立壁表层原煤的冻结厚度,并与试验筒仓的实际观测结果对比,表明理论解析与观测结果基本一致.本文还给出了计算储仓原煤温度场的简化公式,提供工程设计中实际应用.     

冻结管断管原因及冻结温度场数值计算分析

杨村煤矿副井安全顺利通过井筒掘砌的薄弱环节深厚粘土层位,但出现了多根冻结管断裂现象。该粘土层导热性能差,冻土发展速度慢,冻土强度低,同时,施工过程中掘砌段高大,井帮暴露时间长,从而引起较大的井帮位移和底鼓量,是造成冻结管断裂的主要原因。根据冻结管的实际偏斜位置,同时考虑冻结管断管影响,建立有限元计算模型,计算分析了该层位的冻结温度场分布情况,井帮温度为-10～-13℃之间,井帮温度数值计算结果与实测结果相差一O．7～0．4℃,表明数值计算结果是可靠的,可为淮南矿区深厚粘土层冻结设计和施工提供参考。     

间歇冻结抑制人工冻土冻胀机理分析

阐述了用间歇冻结法控制人工冻土冻胀的机理,通过对冻结细粒土的数值分析,指出与连续冻结相比,间歇冻结在冻结锋面推进速度、冻结区温度、平均冷率和未冻结区的温度梯度等方面有显著不同,这些差异的存在有利于抑制冻胀的产生和发展．结果表明,在一定的冻结温度和间歇冻结方式条件下,即使在冻结敏感土（如粉土）中也可控制冻胀．     

厚表土层湿土结冰温度与冻结壁厚度确定的研究

用研制的冰点仪，对含水土的结冰温度与赋存深度、含盐量和含水率的关系进行了实验研究．获得了含水土结冰温度与诸参数的关系，给出了求算结冰温度和判定冻结壁实际厚度的方法和计算公式．     

Combination effect of seasonal freezing and artificial freezing on frost heave of silty clay

To investigate the frost-heave properties of silty clay under the combination action of seasonal freezing and artificial freezing, and verify the feasibility of combined freezing, eight combined freezing experiments were performed on silty clay with water content (mass fraction) of 23.5% and 28.0%, through developed frost-heave test apparatus, in closed or open system. Two sorts of freezing temperature models, namely, constant and sine models, were applied to artificial freezing. The experimental results indicate that the frost-heave degree in seasonal freezing stage accounts for over 90% of the total in open system and it is up to 95% in closed system; the change of artificial sine-freezing temperature has no influence on the frost-heave degree in closed system, however, slight influence in open system. It is found that the variation of temperature gradient of sine-freezing specimen lags behind that of sine-freezing temperature with half phase; sine-freezing temperature model can reduce frost-heave degree of soil. Brand new technology is proposed for the application of artificial ground freezing and new study field of artificial freezing is created.     

常用工程材料的冻黏特性及冻黏界面破坏形态

用自制的材料冻黏力测试仪对Q235、PTFE、铝合金、橡胶、光滑玻璃和毛玻璃6种常用工程材料进行了冻黏特性试验,根据试验定义了材料冻黏系数概念并给出了上述6种材料的冻黏系数。观察了冻黏界面破坏形态,分析了在不同冻黏强度下的界面冰层的破坏规律,建立了由黏着层与黏附冰层组成的冻黏界面模型,并提出了材料的高冻黏强度主要取决于材料表面黏附冰层自身的强度的观点。分析了材料的冻黏强度机理,为冻黏防治理论与技术研究提出了新的途径。     

小型农田水工建筑物的防冻害设计

提出了冻土地区小型水工建筑物设计中应遵循的防冻害设计原则，并通过一典型的小型农田水工建筑物的抗冻设计，说明上述原则的具体应用。实践表明，此防治冻害的方法是成功的。     

严寒地区地埋管换热器周围土壤冻结区域分布特征实验研究

建立了模拟严寒地区土壤热失衡状态下地源热泵冬季运行情况的实验装置,实验研究了地埋管周围土壤冻结区域的分布特征,给出了冻结相变锋面的平均移动速度。结果表明,土壤冻结区域呈不对称性分布,流体进口温度为-15℃时,埋深为350、700、1 050 mm,热响应区在40~60 mm段,冻结锋面的平均移动速率分别为5、5、6.67 mm/h,热响应区在60~80 mm段,冻结锋面的平均移动速率分别为1.54、1.82、1.82 mm/h;土壤冻结在一定程度上有利于地埋管与周围土壤之间的换热,在严寒地区地源热泵的设计中应考虑土壤冻结现象。     

用冻结沟法处理冰椎

研究区地处大兴安岭北部大片连续多年冻土区中的融区，严寒的气候条件和丰沛的地下水源，导致季节性泉冰椎广泛发育。冻结沟是防治冰椎危害的一种有效措施。