富水砂层斜井冻结壁温度场分布规律研究

为了研究富水砂层斜井冻结壁温度场分布规律,以袁大滩煤矿主斜井为研究背景,从理论分析、现场实测和数值模拟三方面研究了富水砂层斜井冻结壁温度场分布规律。给出了单根冻结管条件下斜井冻结壁温度场分布数学模型,并根据场的叠加原理给出了多根冻结管下斜井冻结壁温度场分布数学模型|斜井冻结壁现场实测结果表明：距离冻结管越近,冻结壁降温速度越快,冻结锋面发展速度也越快,且埋深对冻结壁温度场的发展有一定影响,但影响较弱|对比斜井冻结壁温度场数值模拟结果和现场实测结果可知,冻结过程中斜井冻结壁温度变化趋势基本一致,各测点温度差值小于2℃,说明文章提出的斜井冻结壁温度场数值模拟分析是可靠有效的,能较好地反映冻结冻结壁随冻结时间发展的一般规律。     

西部某矿风井冻结温度场实测与模拟分析

为了深入研究第四系地层的冻结发展规律,现场实测了西部某矿风井的冻结温度变化,结合-650 m层位砾岩热物理参数,采用ANSYS数值模拟软件分析冻结壁温度场发展规律,得到了冻结壁发展速率等关键技术参数,验证了实测规律。并预测分析了冻结壁厚度、冻结壁平均温度、井帮平均温度、交圈时间等设计参数。此研究对该地区矿井的冻结设计、方案优化和冻结施工具有指导意义。     

渗流地层斜井帷幕冻结温度场研究

以袁大滩煤矿主斜井治理工程为背景,研究了渗流地层斜井帷幕冻结的温度场发展规律。通过现场实测和数值模拟主斜井治理工程第1段-70 m细砂层在地下水渗流作用下的冻结壁温度场发展特性,为类似工程的设计与施工提供了借鉴。     

某矿副井冻结壁温度场发展规律研究

为了研究多圈管冻结壁温度场发展规律,通过某矿副井实测数据和FLAC3D数值模拟研究冻结壁温度场发展规律,并将模拟结果与实测数据对比分析。结果表明:测温孔温度实测值与模拟值具有相同的发展趋势,均随冻结时间呈对数关系下降,在结冰点处呈台阶状,最终均趋于稳定;冻结壁平均温度和有效厚度实测值与模拟值基本一致,在中圈孔交圈后,冻结壁有效厚度明显增大;主界面温度场曲线在冻结管处近似呈V形发展,主界面温度随冻结时间逐渐下降。     

斜井垂直孔冻结温度场的数值分析与现场监测

在富含水地区冻结法斜井建设中,对冻结温度场的分析和监测是必不可少的,依托袁大滩煤矿斜井项目为背景,通过数值模拟分析和现场监测数据,研究斜井一号段在冻结过程中温度场的发展变化规律以及冻结壁的发展情况。研究表明,数值模拟结果和现场实测结果具有较好的一致性,使用COMSOL数值模拟软件对冻结温度场的发展预测是可靠的,其预料结果可用于指导现场施工。     

宁正煤田白垩系岩层冻结温度场实测与数值分析

宁正煤田煤层上覆巨厚白垩系富水岩层,井筒多采用冻结法施工。由于对该岩层冻结温度场扩展特性以及冻结壁受水化热影响范围等缺乏研究,导致冻结设计不合理、冻结壁交圈时间预判不准确等问题。针对上述问题,以宁正煤田新庄煤矿风井为背景,通过现场实测和数值模拟,对该矿井白垩系砂岩地层冻结温度场扩展特性、外井壁混凝土水化热对冻结壁的影响开展了研究。实测结果表明:砂岩地层冻结初期温度快速下降,平均降温速率达0.23℃/d,冻结锋面的发展速率达21.08 mm/d;混凝土水化热对冻结壁温度场的影响大,冻结壁的融化深度范围为440~480mm,距离外井壁50 mm的3#测点温度升高了33.6℃,平均升温速率达到了2.6℃/d。通过对数值模拟与实测结果比较发现:砂岩地层冻结壁扩展速度、井帮温度等参数值基本一致,能很好地预测冻结壁温度场变化规律。     

冻结井外壁温度场的数值模拟方法

为了深入研究冻结井外壁水化热温度场的变化规律及其对冻结壁的影响,开展了外壁温度场数值模拟方法的研究,详细介绍了混凝土水化生热过程、冻土的融化及再冻结相变过程、聚苯乙烯泡沫板压缩过程的数值模拟技术要点,在此基础上,利用ANSYS程序,建立了参数化的有限元模型,开展了龙固副井深部外壁温度场的数值模拟研究．龙固副井外壁及壁后冻土温度的现场实测数据证实了本数值模拟方法的可行性．最后,全面分析了影响外壁温度场数值模拟结果可靠性的各种因素,并提出了提高数值模拟结果可靠性的主要技术措施．     

冻结井外壁温度场的数值模拟方法

为了深入研究冻结井外壁水化热温度场的变化规律及其对冻结壁的影响，开展了外壁温度场数值模拟方法的研究，详细介绍了混凝土水化生热过程、冻土的融化及再冻结相变过程、聚苯乙烯泡沫板压缩过程的数值模拟技术要点，在此基础上，利用ANSYS程序，建立了参数化的有限元模型，开展了龙固副井深部外壁温度场的数值模拟研究．龙固副井外壁及壁后冻土温度的现场实测数据证实了本数值模拟方法的可行性．最后，全面分析了影响外壁温度场数值模拟结果可靠性的各种因素，并提出了提高数值模拟结果可靠性的主要技术措施．     

立井煤层冻结温度场数值模拟与分析

冻结法施工很少遇到煤层,目前对煤层冻结性能的研究较少,资料缺乏。通过现场试样检测与查阅相关文献资料,选取适当的运算参数,并考虑冻结孔实际偏斜情况,建立数值模型,对大海则煤矿2号副立井625m深处的煤层冻结温度场进行了数值模拟分析,得到了预计井筒施工到该层位时,煤层冻结壁温度场分布云图和主、界面温度场特性曲线,以及其他冻结壁发展规律参数;最后对井筒通过煤层时的冻结和掘砌施工提出了建议。     

深厚冲积层多圈孔冻结壁温度场发展研究

冻结壁温度场发展是人工冻结法施工在井筒建设过程中最重要的组成部分,对井筒开挖和安全施工有重要的影响。因在地下进行大面积、长时间冻结,土体会发生复杂变化,无法进行相似模拟实验,数值模拟软件成为最直接的辅助工具。本文通过合理的多圈孔布孔方式,考虑钻孔偏斜、冻结过程中水的相变潜热、不同温度下导热系数及热容等影响因素,结合实测数据,运用数值模拟软件COMSOL Multiphysics 建立多物理场耦合对温度场发展进行研究。以某矿西风井深厚冲积层为研究对象,针对91 d冻结壁温度场发展进行模拟。模拟交圈时间为44 d,冻结壁平均发展速度为25.36 mm/d,与实测交圈时间50 d、冻结壁平均发展速度22.72 mm/d相比有微小的误差,模拟结果与实际情况符合程度良好,并推论出以最外圈为主冻结孔对冻结壁发展速度的影响及利弊。综合前人模拟结果,此模拟方法更具有理论意义及工程指导价值。     

深厚表土层危险层位冻结温度场实测与数值模拟预测分析

介绍了对冻结深度为702 m、表土厚度583.1 m的郭屯煤矿副井危险的深厚粘土层的数值模拟,模拟了冻结壁温度场、平均温度、冻结壁厚度以及井帮温度,结果与实测相符。预测了井筒冻结情况的发展,指导工程的下一步施工。其计算方法和结果为今后类似工程的施工提供了重要的指导作用。     

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。     

复杂应力路径人工冻土三轴剪切试验及本构模型

构建人工冻土BP神经网络本构模型,利用冻土三轴实验数据对神经网络模型进行训练,并2次开发有限元本构程序。用BP神经网络本构模型能很好的反映人工冻土非线性,人工冻土三轴数值模拟值和实验值误差在2.43%范围内。通过深井冻结工程数值模拟表明:人工冻土BP神经网络本构模型能较好的描述复杂应力路径变形特征,数值结果和现场实测规律一致,且和实测位移误差在5.0%;应用BP神经网络冻土本构模型准确预测预报人工冻土帷幕应力场和变形场,为冻结工程设计与施工提供参考。     

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。     

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 ...     

越江隧道联络通道冻结法数值计算

建立了越江隧道、冻结体及周边土体相互影响的有限元计算模型.对联络通道冻土体的受力、变形及冻土壁对隧道衬砌的影响进行了综合分析,为冻结壁的设计、控制冻结对周围环境的影响等提供定量依据,验证了冻结施工方案的可靠性.通过现场实测冻土冻胀应力、隧道变形,验证了数值模拟的计算结果.     

冻结壁融化过程中温度场数值模拟分析

通过使用ANSYS有限元分析软件,对深厚冲积层冻结壁融化过程温度场进行了数值模拟分析,对比分析发现,测温孔温度数值模拟结果与实测结果较为吻合。据此,对测温孔模拟曲线进行了拟合,得到在深厚冲积层冻结壁融化阶段测温孔的温度时间曲线可以用幂函数来表示。     

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。     

直线双排管冻结壁平均温度的等效抛物弓形模型

在双排管冻结壁温度场的巴霍尔金（Бахолдин）解析解和考虑地层实际冻结温度时该解的修正解的基础上,建立了一种双排管冻结壁的平均温度解析计算模型--等效抛物弓形模型。该模型以冻结壁某一横截面厚度上的等效抛物弓形法计算的平均温度来等效整体冻结壁的平均温度。在实际工程中可能出现的冻结管平面布置参数变化范围内全面考察了冻结壁平均温度等效抛物弓形计算结果与依据巴霍尔金解析解数值积分计算结果的误差以及误差规律。结果表明,等效抛物弓形计算的冻结壁平均温度误差较小,具有足够的工程精度。     

风火山冻土隧道爆破技术研究

以青藏高原风火山隧道常年冻土（岩）爆破技术为研究对象,运用理论分析、试验研究、数值模拟和现场测试等方法,对冻土爆破技术进行了系统研究.通过对隧道数值模拟发现隧道轮廓顶部震动速度最大,温度变化比较明显.分析了影响冻土热平衡的外部热源因素,并完成了NaCl水溶液降低爆生气体温度试验,在周边炮眼采用盐水炮泥解决了爆生产物热源问题;针对隧道围岩性质,提出了不同围岩条件下开挖方案,最后对隧道爆破振动进行了监测.