冻结器内纵向测温判定冻结壁出水位置技术

为了准确判断伊犁一矿副井冻结工程冻结壁出水位置,对主冻结孔的冻结器内纵向进行测温,根据冻结孔停冻后单根冻土柱导热规律,建立了瞬时停冻后冻土圆柱内冻结温度场分布的数学计算模型;通过冻结器内纵向测温数据,获得了新疆伊犁一矿副井主冻结孔各冻结器内纵向温度分布规律,借助Maple数学计算软件对伊犁一矿副井主冻结孔各冻结器内纵向温度数据进行了分析,从而准确判定了冻结壁出水位置,为冻结壁出水事故处理提供了科学依据。     

冻结器内测温判定冻结壁厚度的研究

根据在冻结法凿井工程中冻结器纵向测温的经验摸索,建立了停冻后的单孔冻土柱升温的数学计算模型,借助现代数学工具Maple6软件,将公式数字化和图形化,从而揭示了在瞬时升温过程中单孔冻土柱温度分布与时间、冻土柱半径之间的关系,为冻结器内测温、监控冻结井筒温度场提供一种理论依据,并给出了一个应用实例．     

深厚卵砾石层冻结壁出水原因分析及治理

介绍了伊犁一矿副井冻结施工中冻结壁出水情况,为分析出水原因,进行了主圈冻结孔冻结器纵向测温;并根据单根冻土柱导热情况,建立了瞬时停冻后冻土柱内温度分布规律,借助Maple软件进行了分析计算。分析结果显示:副井存在一条由北侧流向南侧偏东的地下暗流,地下水的异常流动影响了冻结壁的交圈,而使冻结壁出现"窗口"。采用注浆降低地下水流速,并加强冻结的方式,有效地解决了地下水异常流动影响冻结壁交圈的事故,保证了冻结井筒施工安全。     

宁夏红二煤矿风井冻结壁融化规律及成因

为研究宁夏红二煤矿风井井筒冻结壁融化规律,在井筒停冻后利用测温系统对冻土温度数据进行采集、汇总、分析,得出实际变化规律,并运用传热学原理对其成因进行分析,得出如下结论:因热源不同,冻结壁融化横向上在外、中、内侧表现出不同规律;在正常条件下,冻结壁的融化速度在纵向上随深度增加和地温的升高而加快;同一冻结壁不同岩性的冻土融化轨迹是相似的;相同地层条件下,冻结壁的融化速度基岩快于松散层,粗颗粒快于细颗粒。     

丁家梁煤矿主井冻结壁交圈分析

丁家梁煤矿主井冻结施工期间,水文孔水位呈非常态变化,不能直观反映冻结壁交圈时间。针对这一问题,在分析测温数据的基础上,对水文孔水位、水压及出水量大小变化等情况进行分析,确定了冻结壁交圈时间;而后通过对冻结器纵向温度观测,来验证冻结壁交圈,为井筒安全掘砌提供了科学依据。     

复杂地层条件下冻结器纵向测温判定冻结壁状态的应用

为准确判断冻结壁交圈情况,进行了冻结器纵向测温,获得了东峰煤矿中后期进风井冻结孔各冻结器纵向温度分布情况,发现该井筒冻结壁发展整体比较均匀,结合井筒灌水情况,为冻结壁交圈情况判定提供了依据。     

查干淖尔矿风井冻结温度场分析

采用ANSYS软件对查干淖尔矿风井冻结法施工的冻结温度场进行数值模拟,根据测温孔测得的温度数据,对冻土热物理参数进行了参数反演,获得了符合工程实际情况的冻土热物理参数,基于反演得到的最优参数,预测分析了井筒开挖层位的冻结壁平均温度、冻结壁平均厚度、井帮温度、冻结交圈时间等设计参数,为井筒的施工提供了科学的指导作用。     

大断面长距离通道冻结效果分析研究

对于人工冻结工程,冻结壁发育状况的准确评判极为重要,大体积冻结工程的冻结壁发育状况检测与评判尤为困难,经验亦严重匮乏。以广州地铁11号线云台花园站—大金钟站区间2^#横通道冻结工程为例,为了更好地分析该大体积冻结工程的冻结效果,分别采用测温孔观测、基于测温数据的计算法及经验法、图乘法、冻结器内纵向测温、探孔法等手段,对该工程的冻结壁发育状况进行了分析,结果表明:(1)冻结壁厚度、冻结壁平均温度均达到设计要求;(2)拱顶区探孔无水流出,土体坚硬;(3)探孔内与冻结器内纵向测温未发现异常。判断该冻结壁的发育状况良好。后续施工安全顺利,充分证实了该评判结果的准确性。该工程的检测过程可供类似工程参考和借鉴。     

3排冻结管冻土壁温度场分析

以单排冻结管实测数据为依据，用有限元方法对3排冻结管方案进行了模拟。分析了3排冻结管冻土壁厚度、平均温度与冻结管间距、冻结管排距、内排冻结管布置圈半径、冻结时间等因素间的关系，并得出了相应的回归公式，为合理选择3排管冻结方案，确定冻土壁设计参数提供了新的途径。     

3排冻结管冻土壁温度场分析

以单排冻结管实测数据为依据，用有限元方法对3排冻结管方案进行了模拟。分析了3排冻结管冻土壁厚度、平均温度与冻结管间距、冻结管排距、内排冻结管布置圈半径、冻结时间等因素间的关系，并得出了相应的回归公式，为合理选择3排管冻结方案，确定冻土壁设计参数提供了新的途径。     

管壁温度非恒定条件下单管冻结温度场解析计算

With the combination with the similar theory and analytic calculation, the single tube freezing problem under the surface temperature non-constant condition of the freezing tube was fully studied. The ...     

考虑与周围土体相互作用的非均质冻结壁力学特性分析

为了合理分析复杂地层冻结壁的受力特性,考虑由冻结温度场引起的冻结壁物理力学参数的不均匀性,根据冻结温度场的分布规律,将冻结壁视为材料性质随着半径呈抛物线变化的非均质材料,通过引入应力传递系数ξn来反映开挖卸载作用,建立了冻结壁与周围土体相互作用的力学模型;根据该模型分别推导了冻结壁在弹性状态下、弹塑性状态下的应力解析解及其承受外荷载的计算公式。计算结果表明:考虑与周围土体相互作用的冻结壁比没有考虑相互作用的冻结壁承载力大;而非均质冻结壁的承载力较均质冻结壁偏小。实际上,冻结壁是一个与周围土体相互作用的非均匀体,因此,提出的考虑与周围土体相互作用的非均质冻结壁力学模型,符合实际工况,可为冻结壁设计提供借鉴。     

大流速地下水作用下冻结法凿井单圈冻结孔优化布置方法研究

为了解决大流速地下水作用下单圈冻结管形成的冻结壁不易交圈或交圈时间延长等工程问题,针对地下水对人工冻结温度场的作用特点,采用在水流上游位置加密布置冻结管的方法对常规冻结方案进行优化设计。基于表观热容法构建了水热耦合数学模型,并通过大型物理模型试验对数学模型的合理性进行了验证。基于该数学模型并结合淮南某矿冻结方案的设计参数,通过数值计算对7种优化方案的优化效果进行了分析。结果表明：在较大流速的地下水作用下,冻结管布置圈的上游位置的冻结效果是影响整个冻结壁交圈时间以及厚度的决定性因素,对上游位置的冻结管进行加密处理后,缩小了相邻冻结管之间的间距,增加了上流区域的冷量供应,从而缩短了上游区域的冻结壁的交圈时间,进而提高了整个冻结壁的冻结效率。当加密的角度为105°,冻结管的间距缩小至1m时,冻结交圈的最大流速达到13m/d,较优化前(8m/d)提高了62.5%,并且对应相同的冻结时间,优化后的冻结方案形成的冻结壁的厚度明显大于优化前。     

外壁恒温条件下单管冻结温度场解析计算

针对外壁恒温条件下单管冻结相变热传导问题,根据冻结峰面分成冻结区和未冻结区,采用变量替换方法进行了温度场解析分析,获得了冻结峰面半径与冻结时间呈平方根关系,以及采用指数积分函数表示冻结区和未冻结区温度以及相应无量纲温度的计算公式;为数值计算简便,给出了冻结温度场中指数积分函数的高精度低阶多项式表示;获得了冻结管壁热流密度的解析算式。通过算例说明了外壁恒温条件下单管冻结温度场的分布规律,结果显示,冻结温度场呈对数型函数分布,且其曲率随冻结时间的增加而迅速减小,以及未冻区范围约为冻结峰面半径的4倍。     

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。     

冻土墙墙体时空扩展的材料非线性有限元分析

用于人工冻土墙形成过程相关计算的Sanger—Saylcs经验公式虽然有便于工程使用的优点，但由于该公式是Fourier热传导方程在轴对称条件下的求解结果，与实际工程条件相差甚远。对结构形成过程中的能量计算采用了不合理的温度分布假设，计算结果不能令人满意。而又，该公式只能处理单值的热物理参数问题，因此，这些都限制了公式的应用。运用有限元分析征序，完成了对热物理参数非线性变化的土体材料的人工冻结过程的计算分析，模拟了冻结结构时空扩展过程，深入研究了土体内的温度分布以及能量消耗等具有实际工程意义的问题，在此基础上推厂出的关于冻结过程的能量消耗计算的一般形式，对人工冻土墙的工程设计具有重要的意义。     

单排管冻结巴霍尔金温度场控制参数敏感度分析

施工中常采用巴霍尔金公式根据现场实测的测温点温度数据,结合冻结孔布置方案来反算冻土帷幕厚度。为了使反算结果更加准确,针对巴霍尔金公式中的测温点位置、测温点温度及冻结管外表面温度3个参数对冻土帷幕厚度反算值影响的敏感度进行分析。结果表明：3个参数对冻土帷幕厚度的测算均有较大影响;测温点位置布置在冻土帷幕边界附近时能得到比较准确的计算结果;测温点温度的测量误差越大计算结果的误差也越大;冻结管外表面温度产生较大波动也会导致计算结果产生较大波动。     

万福煤矿深厚表土层冻土力学性质试验研究

针对山东万福煤矿深厚表土采用冻结法施工的基础数据不足及工程经验欠缺等难题,采 集万福煤矿的深部土样,开展深厚表土层冻土力学性能参数的测试与研究。结果表明:在本试验 设计的冻结温度下,冻土试样的单轴抗压强度、三轴抗压强度、蠕变应力及冻胀力随着冻结温度 的降低均呈现增大的趋势,同时深部表土层的冻土蠕变性质表现尤为明显,含水率和采样深度对 冻结壁设计的影响不可忽略。通过对原状土单轴压缩试验、三轴抗压强度试验、单轴蠕变试验、 冻胀试验等数据进行多元回归分析,综合考虑冻结温度、含水率和采样深度对冻土试样力学性能 的影响,归纳得到的数学模型拟合程度高,相关性好,为深厚表土层冻结壁的设计和在不同地层 地质条件下力学参数的确定提供了技术支撑。