冻结管温度场解析解与数值模拟对比分析

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。     

水平冻结法施工温度场数值模拟与分析

结合上海地铁试验段旁通道冻结法施工,应用有限元方法对隧道水平冻结过程瞬态温度场进行了数值模拟,和现场实测十分接近,数值模拟的系统分析可为水平冻结的旁通道设计与施工提供科学依据。     

深基坑排桩冻结温度场的数值模拟

为了研究基坑冻结排桩温度场的分布规律,基于传热学理论建立了基坑周围土体的热扩散数学模型,结合边界条件采用MATLAB对其进行了数值求解,获得了其温度场分布。研究结果表明:冻结墙的形成始于中间的冻结孔,而后冻结向两侧冻结孔周围扩展。在冻结孔间土体冻结圈形成的过程中,已冻结墙体周围的温度变化不大。当冻结孔之间的土体冻结完毕,冻土墙初步形成以后,低温开始向冻土墙的两侧蔓延,表现为冻土墙的厚度增加。在基坑的转角处的外侧冻结厚度最小,最大冻结厚度位于冻结墙的中部,而最大负温区出现在冻结墙转角的内侧。     

某矿井冻结温度场实测与数值模拟分析

某矿井副井采用的主孔差异结合辅助孔的冻结方式,实测和数值模拟了-45m处中粒砂岩在冻结初期温度场,数值模拟了地层-362m和-502m处中粒砂岩冻结温度场。对比发现,主孔结合辅助孔的冻结方式可以实现"早开挖、快掘砌"的目标;冻结锋面在不同方向发展速率差异较大;单圈管冻结时,可以通过增加冻结管密度来降低冻结壁温度,提高冻结壁厚度和强度。     

外壁恒温条件下单排冻结管温度场数值模拟

采用数值计算的方法对单排冻结管冻土壁温度场进行分析,研究界面的温度分布规律以建立冻土壁厚度、平均温度与岩土体的导热系数、岩土体的比热和含水量、岩土体的结冰温度和原始温度、盐水温度、冻结管外直径、间距及冻结时间等因素间的关系,为冻土壁设计和冻结施工提供参考。     

富水粉质黏土中地铁联络通道冻结法试验研究

基于现场试验,对富水粉质黏土地层条件中联络通道在冻结法施工中温度场变化及地表变形规律进行研究.结果表明:在冻结期间,各测温孔的温度下降趋势大致相同,但冻结壁向冻结管外侧发展的速率是向内侧发展的1.35倍;受开挖施工的影响,远离开挖边界的测温孔各测点温度比靠近开挖边界测点温度下降得快,且冻结主面土体受开挖升温的影响比冻结...     

渗流作用下单圈管冻结温度场数值模拟

通过采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件,建立渗流作用下单圈管冻结的简化分析计算模型,定性的分析渗流作用对冻结温度场的重要影响。结果表明,地下水渗流作用会对冻结温度场产生很大的影响,表现为降温区范围缩小,冻土形状不规整,上游温度高于下游温度,冻结壁扩展速度降低,冻结壁交圈时间增加。当渗流速度增到一定程度时,过大的流速会导致冻结壁不能交圈。     

润扬长江大桥南锚碇超深基坑围护冻结法施工温度场全过程的数值模拟

利用有限单元法和有限差分法,对润扬大桥南锚基坑支护施工过程中的二维不稳定温度场进行了全过程模拟,揭示了土体温度场的变化过程,同时为进行冻土与围护结构的相互作用的计算做准备,对直线型冻结壁的温度模拟也进行了初步探索。     

冻结法土体加固在富水粉细砂层联络通道施工中的应用

地铁隧道联络通道施工是地铁施工过程中的重要风险源之一,可根据施工水文地质条件、埋深条件、周边环境条件选择不同的加固方法,郑州地铁3号线新柳路站—沙门路站区间联络通道位于富水粉细砂地层中,选用冻结法加固。主要对冻结方案、冻结加固施工以及最终冻结效果进行介绍,为后期同地层情况联络通道冻结法施工提供参考。     

某矿北风井冻结温度场实测与模拟分析

本文使用ANSYS模拟了任楼煤矿北风井的冻结温度场,并结合现场实测结果进行了对比研究。选取了该井-200 m黏土层进行模拟,并根据其结果绘制了温度曲线,与实测温度曲线进行了比较分析,得出温度变化速率的结果。为今后冻结方案的设计、优化以及冻结施工提出了一些意见。     

天津地铁2号线联络通道冻结法施工温度场数值模拟

对天津地铁2号线博山道—津赤路站联络通道的冻结法施工温度场进行了数值模拟。考虑相变因素给出了人工冻土温度场方程和边界条件的设置,得到了冻结过程中温度场变化以及冻结壁的发展过程,对冻结管附近设置温度探测点得到了不同位置处人工冻土温度变化趋势。通过对冻结管外壁的热流密度积分得到了冻结管的散热率,根据换热公式对制冷系统的制冷量和冷冻液流量进行了评估。     

深大基坑多圈冻结组合筒温度场数值模拟研究

以直径50 m,深度100 m的深大基坑临时支护采用多圈冻结组合筒结构为研究对象,通过数值模拟对典型参数下冻结壁温度场进行了研究,得到了不同冻结阶段冻结壁发展规律。研究表明：冻结圈径之间的冻结壁发展趋于一致,但是以冻结壁为整体其向外侧和内部的发展速度仍有差别,冻结设计时需要考虑此种差异;多圈冻结薄壁组合筒结构的冻结壁温度变化在冻结初始变化较快,冻结壁交圈之后逐渐趋于稳定,平均温度达到设计要求的时间晚于各圈孔的交圈时间;各圈孔间要保留未冻土需要采取控制措施抑制冻结壁的发展范围。     

地铁联络通道人工冻结法的数值模拟分析

以冻结管间距为0.3、0.4、0.5 m及其相应间距的单双排布置作为主要变量,考虑土的比热容、密度以及导热系数,建立热传递有限元模型对冻结法施工的积极冻结过程以及融化过程进行数值模拟。研究表明:当冻结管采用间距为0.3 m布置时,双排管会比单排管的制冷效果更加明显。同时发现冻结管间距越密集制冷效果会越高,从经济上考虑,冻结管的布置形式可以采用间距为0.4 m双排布置。在隧道中心竖向位置处,距离地表面越近,受到冻结后土体竖向产生的位移越大,在冻结帷幕内的冻土位移不随深度的变化而变化;在地表面距离隧道中心水平距离越大的位置,受冻土膨胀产生的竖向位移越小,在隧道中心处位移最大,同时发现地表水平方向的径向位移变化并不明显。     

冻结法深层位温度场数值模拟与分析

结合淮南杨村矿井副井冻结法施工,应用ANSYS数值模拟有限元方法对冻结过程瞬态温度场进行了数值模拟,和现场实测十分接近,数值模拟的系统分析可为深立井冻结的设计与施工提供科学依据。     

上海市大连路越江隧道联络通道冻结施工模拟试验研究

根据相似理论原理,在进行上海大连路越江隧道联络通道冻结加固模型试验之后,给出了隧道联络通道冻结施工过程中土体温度、应力、变形的有关规律。     

盾构检修环境冻结法数值模拟

在盾构长距离推进时,盾构机容易发生刀头磨损、轴承止水带磨损、盾尾密封刷破坏等问题,在盾构检修环境时经常采用冻结法.利用数值模拟的方法对温度场进行了分析,研究了界面的温度分布规律,为冻结设计和施工提供参考.     

复杂地层差异温度人工冻结试验与数值分析

针对立井冻结工程中存在的导热性能差异较大复杂地层,为加快局部地层冻结并对冷能进行优化,提出一种冻结管差异温度优化冻结方案,并研发单管双循环系统冻结器。为验证该方案的强化冻结效果和冻结器对冷能的调控能力,采用2套盐水循环系统对冻结器上、下管段提供不同温度的低温盐水,在模型试验箱体内进行砂土和粉质黏土的单管冻结试验,研究冻结管不同管段在不同盐水温度作用下形成的冻结壁温度场分布特征,并采用FLAC3D对冻结管进行冻结数值模拟。结果表明：该冻结器实现界面附近9.1℃的管段差异温度冻结,优化方案能有效调整冻结壁的厚度和平均温度,使导热性能稍差的粉质黏土较砂土得到一定程度强化冻结。     

水平冻土帷幕中隧道对接开挖数值模拟研究

针对上海市轨道交通4号线隧道修复工程实例,在土体二次冻结的试验数据基础上,建立了水平冻土帷幕保护下隧道开挖施工的三维数值模型,模拟了不同工况下修复好隧道与完好隧道对接隧道开挖施工过程,对水平冻土帷幕保护下隧道开挖施工进行了数值分析,其结果有助于了解隧道开挖施工过程中冻土帷幕的变形与应力分布规律。     

非均质多圈管冻结壁三场耦合数值模拟研究

本文主要应用冻土耦合基本理论以及考虑冻土的流变性和非均质性,采用ADINA非线性有限元软件,根据模型试验的条件建立数值计算模型并设立计算边界条件,分析了非均质冻结壁冻结温度场、水分场和冻结应力场的发展特性,结果表明:①各圈管不同位置冻结主面温度呈现不同的分布形式;②温度梯度是影响水分迁移的主要因素;③冻土的冻结应力在冻结管处最大,在冻结管的两侧呈抛物线形状衰减趋势。     

冻结加固盾构端头土体温度场数值分析

在人工冻结加固盾构到达端头土体施工过程中,土体温度是关系到冻土帷幕发展情况以及确定盾构机推进时机的重要参数。以南京地铁二号线集庆门车站北端头盾构进洞冻结加固工程为背景,利用大型有限元数值分析软件建立数学模型对冻结和自然解冻温度场进行计算,研究了多圈水平冻结条件下温度空间分布及温度随时间变化规律,并对左线开挖后垂直冻结管停冻和不停冻两种方案对温度场的影响进行对比,研究表明:采用多圈水平冻结并合理布置冻结圈径可以显著加快冻结壁的形成,从而缩短工期;自然解冻时存在两个解冻锋面,其中管片散热对解冻影响较大;自然解冻时温度上升速率先快后慢,而解冻锋面推进速度则越来越快;在左线开挖后可以停止左、右线洞门之间垂直冻结管的冷媒循环,同样能够保证右线冻结壁厚度达到设计要求。