外壁恒温单圈冻结管温度场数值模拟分析

通过简化外壁恒温条件下单圈冻结管温度场数学模型,建立了Ansys二维平面模型,运用无量纲参数主要分析了在不同影响因素组合下轴面、界面以及主面冻结温度场的冻土厚度和平均温度的发展规律,并与工程实际分析比较,以期为复杂的多圈冻结管温度场的数值模拟分析提供一些理论依据．     

双圈水平冻结冻土帷幕温度场数值模拟

基于上海市轨道交通4号线隧道修复工程实例,建立双圈水平冻结冻土帷幕温度场数值模拟模型,对实际冻结工况进行数值模拟,其结果有助于了解隧道修复冻结时冻土帷幕整体性状,确保施工安全.     

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。     

冻结土壤温度场数值模拟的改进

针对土壤冻结过程的数值分析，基于显热容法用有限差分法构造出热传导方程变空间步长的半隐格式和全隐格式．结合实例分析了FEM和FDM方法造成的‘相变遗漏’，提出一种自调节时间步长、半隐和全隐格式交替使用的方法，使模型求解迭代大为简化，有效避免了‘相变遗漏’引起的温度场分析误差，该方法能够较为精确求解冻土温度场，是对传统方法的有效改进，也为土体冻结及冻胀融沉过程的精确分析创造了条件。     

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。     

ANSYS在冻结壁温度场分布分析中的运用

冻结壁的热学分析是地层冻结法的关键技术理论,本文主要介绍了利用ANSYS有限元软件对冻结壁温度场分布进行数值模拟的基本过程,包括模型的建立,问题的求解及结果分析,具有一定的参考价值。     

竖井冻结温度场测试计算机集散系统

冻结温度场测试计算机集散系统综合采用了计算机技术、通信技术、显示技术和控制技术;采用了分散控制、集中操作、分级管理和分而自治的设计原则．实现了冻结温度场的数据采集、存储、分析及远距离传送．其软件包可绘制零度面扩展图、交圈图及冻结孔平面布置图等,对及时准确地掌握冻结温度场的状态有重要意义．     

基坑端头井联结隧道冻结过程应力应变分析

为分析冻结法对盾构隧道施工过程中的加固作用,以合肥市轨道交通2号线大东门站到达端盾构工程为依托,对无限大区域内单根冻结管稳态温度场公式进行推导,并根据工程实际情况建立了三维数值模型并进行热-力耦合计算。结果表明:冻结帷幕内温度场是以各冻结孔为中心圆形发展,各孔之间出现交圈之后再向四周发散;冻结法加固能显著降低由施工导致的地层沉降,降低幅度最大约为50%,加固效果较好;左线隧道较右线隧道后施工,其管片应力较大,应及时施作衬砌,尽快闭合支护体系,保证施工安全顺利进行。     

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.     

上海人工冻结土层热物理参数

根据国内外人工冻结土体热物理参数的研究成果,针对上海冻结范围内土层分布,给出了上海冻结范围内土层热物理参数表。在缺乏实验条件情况下,采用数值方法进行冻结温度场分析时,可根据实际工程土层含水量大小,对表中所对应的土层数据进行插值求得所需的热物理参数。     

人工冻结过程中温度场的试验研究

为了研究人工冻结过程中温度场的变化规律，利用自行研制的人工冻结冻胀融沉模型试验装置，对徐州地区常见的粘土进行了12次大规模的冻融试验，分别模拟了封闭系统和开敞系统下人工冻土中温度场的变化情况，并与现场实测数据进行了分析比较，提出了在冻土体和受冻结影响的土体中的温度与距离分别近似成线性，已冻土体中的温度梯度比未受冻结影响土体中的大等几点结论．     

多孔建筑材料冻融现象研究中孔隙水冻结点的确定方法

为了定量地研究发生在多孔材料中的冻融现象,必须首先确定贮存在多孔材料中的液态水的冻结点。戌自由水不同,含湿多孔材料中孔隙水的冻地点是温度和液态水含量的函数,通过理论分析,提出了一种利用吸力势曲线或孔隙分布率曲线确定孔隙水冻结点的方法,这一方面已被应用到计算多孔材料冻融过程的模拟计算程序之中,大量的计算结果证明,该方法是有效的,作为该方法的应用,文中给出了一个模拟加气混凝土屋顶中结冰过程的计算实例。     

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．     

定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解

受水流对流传热以及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的三管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化,基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式。为了对公式的合理性进行验证,自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下三管冻结温度场演化规律的模型试验。研究结果表明：关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果的吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证。冻结帷幕的交圈时间以及非对称系数随着流速的增加急剧增大。当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随着冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够实现对渗流场作用下人工冻结温度场较为准确的数学描述,将为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。     

单管冻结温度场解析计算

针对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单管冻结温度场解析分析,利用指数积分函数解析表示了冻结区和未冻结区的温度分布.为数值计算简便,给出了指数积分的多项式表示.结果表明:冻结峰面半径与冻结时间是平方根关系,即,§=22(√α_1βt).;通过算例说明了单管冻结温度场呈对数型函数分布,且曲线的曲率随冻结时间增加而减小.     

人工冻结法施工的冻土壁温度场数学模型

人工冻结法施工技术是软土地区深基坑开挖的一种经济可靠的方法,为了更好地推广应用这一技术,文中介绍了人工冻结法施工技术,并通过对冻结法施工过程中不同时期的热学分析,给出了各个时期的温度场数学模型