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。     

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。     

发泡材料隔热条件下单管局部冻结温度场研究

局部保温冻结技术可解决冻结法在深井开拓工程中遇到的诸多技术问题,并可节约大量冷量。为获得保温材料特性对冻结温度场的影响规律,以外加套管的单管局部保温冻结温度场为研究对象,首先,将相似理论与理论分析相结合,导出了单管局部保温冻结温度场的无量纲数学模型及相应的准则表达式;其次,以无量纲准则作为影响因素,结合数值计算和模拟试验,研究了冻结管采用发泡材料保温条件下的单管局部冻结问题。分析获得了冻结管热流密度与保温材料的比热容、导热系数、保温层外半径等无量纲因素间的关系,提出局部保温冻结工程中保温材料导热系数最佳选用范围应不大于0.035(无量纲),保温层外半径宜为1.4~1.6(无量纲)之间。研究结果具有广泛的适用性,为局部保温技术的设计和应用提供了理论基础和便利条件。     

立井强化冻结施工

谢桥主井采用冻结法施工，掘砌到１４５ｍ．冻结压力增大，变形加剧，外壁出现脱皮和裂缝，经分析是断管前兆，决定停止掘进；经８７ｄ的强化冻结，测温由－３．５℃降低到－１２℃，冻结壁厚度为３．５～７．７ｍ。掘砌到底，未发生断管，立井施工安全。     

冻结孔偏斜对白垩系地层冻结凿井影响研究

通过对泊江海子矿风井冻结过程冻结壁温度场现场实测,同时结合冻结造孔有、无偏斜条件下数值模拟结果,获得了冻结孔偏斜情况对凿井的影响.冻结孔偏斜情况下冻结壁交圈时间远大于冻结孔无偏斜情况.在冻结壁形成过程中,受冻结孔偏斜影响,同一测试层位不同方位处冻结壁有效厚度、平均温度差别较大;当井筒掘砌至测试层位时,井帮环向温度差别也较大,表明井筒掘砌时冻结壁存在明显的相对薄弱环节.     

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。     

双腔冻结管温度场的试验与数值分析

基于控制冻结管径向冷能传播,提出了一种新型冻结器结构——双腔冻结器.采用模型试验和数值模拟,得到了新型冻结器的温度场时空分布特征,分析了新型冻结器的适用性.结果表明:在新型冻结管1.5圈径区域内,其温度场云图呈马蹄形,液氮腔侧较空气腔侧的温度变化剧烈,新型冻结器有效地改变了冷量的传递,具有明显的控制冻结效果;在新型冻结器1.5圈径区域外,其温度场云图近似呈圆形,新型冻结器在较大空间范围内控制作用不明显.最后,研究指出了新型冻结器——双腔冻结器在短时间内的控制冻结作用,可应用于市政抢险工程中.     

高承压水地层冻结温度场数值模拟研究

通过高承压水裂隙岩体室内土工试验原始热物理参数、冻结钻孔的实际偏斜资料和测温孔的测温数据,利用ANSYS软件对裂隙岩体的物理力学参数进行反演,得到冻结岩体导热系数、比热容的最优参数。并以最优参数为各岩层的物理参数,利用ANSYS软件模拟各岩层的冻结壁厚度。     

冻结法加固处理涌水冒砂地层──上海地铁1~＃线思南路泵站冻结施工实例

本文介绍了上海地铁面无私￣＃线思南路连通过泵站冻结加固工程，该工程是北京建井研究所首次成功地将人工地层冻结法应用于城市地下工程建设的一个实例。文章对工程概况、冻结设计方案及设计要素、冻结施工过程等都有详细叙述。     

冻结法凿井中局部冻结技术对已成井壁保护的温度场分析

 甘肃陇东地区某煤矿竖立井原设计壁座底部886m,采用普通凿井法掘砌至472m处因涌水无法继续施工,采用冻结法补充施工。考虑冻结法可能对已成井壁结构的影响,在冻结孔内侧布设一圈温控孔。本文针对472m范围内冻结温度场选取典型层位建立二维模型进行数值模拟,计算分析当前温控孔布设形式及相关参数选取的合理性,并依据该分析进行实际布设。为工程设计和实施提供理论参考。     

富水地层差异冻结设计方法及温度分析

针对富水冲积层施工过程中井心冻实掘砌困难及冷量浪费等问题,介绍了红二煤矿副井差异冻结方案和冻结实际效果。考虑布孔方式及导热系数及比热等影响因素,结合实际监测数据,建立模型对红二煤矿差异冻结温度场发展进行模拟,模拟结果可以反映现场实际情况。差异冻结方案可以在满足井帮和冻结壁安全施工的前提下缩短冻结时间,达到冻结与掘砌配合作业,避免了冻土开挖量大、冷量浪费。     

深井双排冻结孔布置圈径优化分析

以某矿主井井筒冻结工程为例,介绍了采用ANSYS有限元数值模拟方法,系统分析双排冻结孔布置圈径对粘土层冻结壁厚度和平均温度的影响情况,对类似冻结工程有一定的参考价值。     

地层冻结监测系统在张集矿井的应用

针对张集矿井冻结监测的功能要求,采用强力驱动型一线总线技术实现了深井测温孔和冻结器的温度监测;监控主机与各测温系统间构成主从式通信网络,适于施工作业;地层冻结监测系统管理平台具有数据采集、画面显示、报表管理、数据库记录和等温线等功能.     

上海某隧道人工地层冻结工程现场实测研究

针对理论研究和冻结工程的实际需要,结合上海某隧道人工地层冻结工程实践,对土体冻结过程中温度、应力、地表变形及土体分层位移进行了现场测试,并分别对测试结果进行了归纳整理和规律性研究;最后综合分析得出了几点结论和看法。     

冻结孔环形空间充填材料密度试验研究

为防止冻结壁融化后冻结孔成为竖向导水通道,威胁矿井安全,冻结孔必须进行固管充填处理。针对冻结孔钻孔泥浆置换与冻结管下放安装工程中对特定密度水泥浆的要求,应用颗粒级配理论,研制出密度分别为1 400、1 350、1 300、1 250 kg/m3的高稳定性浆液,该实验研究工作对高稳定性特定密度冻结孔置换水泥浆研究具有借鉴意义。     

含裂隙构造渗流地层人工冻结壁发育及影响因素分析

建立了渗流作用下裂隙岩体双孔冻结的数值计算模型,采用COMSOL软件模拟分析了不同裂隙开度、裂隙倾角及渗流速度对裂隙岩体人工冻结壁发育规律的影响。结果表明:1)裂隙开度愈大,冻结壁交圈时间愈长,且增幅愈大;无论是主面冻结壁还是界面冻结壁,上游冻结壁发展速度明显小于下游冻结壁发展速度;2)裂隙倾角为0°的冻结区域和等温线均是关于y轴对称,10°,20°,30°的冻结温度场分布已不再关于y轴对称,并且沿裂隙方向形成"心形",即在下游裂隙方向上冻结壁是最厚的,而在上游沿着裂隙方向冻结壁是最薄的,随着裂隙倾角的增大,水渗流对冻结温度场的影响逐渐减小;在文中给定条件下,裂隙开度比裂隙倾角对渗流地层冻结壁发育的影响程度较大。     

盾构进出洞地层冻结理论研究现状与展望

地层冻结加固法是盾构隧道进出洞工程中的重要工法。对盾构进出洞地层冻结加固法涉及到的冻结加固体设计计算方法、垂直冻结温度场和水平冻结温度场理论及其在冻土帷幕厚度和平均温度计算方面的应用研究现状进行了回顾与总结,分析了目前研究的不足之处,并对盾构进出洞地层冻结法研究提出了建议。     

混凝土水化热对白垩系地层冻结壁温度场影响的实测分析

为了了解外井壁混凝土水化热对白垩系地层冻结壁温度场的影响规律,通过对新庄煤矿回风立井冻结壁的两个地层进行温度的现场监测,分析监测数据得到:外井壁混凝土浇筑后,两个地层的冻结壁内侧温度迅速升高,监测点处的温度最高点达到15.8℃;随着深度的增加,混凝土水化热对冻结壁的影响范围增大,但冻结壁维持正温的时间减少;在混凝土水化热的作用下,冻结壁的融化深度介于250~600mm之间;水化热的减少及融化区的水热在温度梯度的作用下大量向冻结区迁移,致使冻结壁内侧高温部分的温度迅速下降。