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.     

立井多排管冻结温度场的数学模型研究

人工地层冻结是地下工程施工中的一种特殊方法,本文以立井双排管冻结工程为例,对多排管冻结温度场的数学模型进行了初步分析和研究,并采用ANSYS软件对工程实例进行了数值计算,为多排管冻结工程的设计和施工提供参考依据.     

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     

冻结法凿井的模拟试验原理

本文应用相似理论,研究论述了竖井冻结过程和掘砌过程的模化原理,及模拟试验台的设计和试验。     

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。     

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。     

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．     

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．     

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。     

压铸模具温度场的数值模拟研究

在压铸模具传热过程合理简化的基础上,建立了压铸模具温度场的数学模型。采用商用软件ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ作为前处理软件,ＣＯＳＭＯＳ作为后处理软件,实现了对复杂压铸件模具的三维造型,网络剖分及模拟结果显示。运用直接差分法开发了相应的温度场软件,为进一步研究压铸模具热应力场奠定了基础。     

特厚冲积层中冻结井外壁温度实测研究

通过对龙固副井冻结凿井期间外壁与冻结壁温度的现场实测，研究了冻结壁温度场对外壁水化热温度场的影响，获得了特厚冲积层冻结凿井期间外壁及冻结壁温度变化的基本规律．研究表明：内部高水化热的释放，使外壁混凝土获得了至少17d的正温养护时间，其早期强度增长不受低温影响；同时，高水化热的释放导致井壁内外出现较大温差（甚至超过25℃），增大了温度裂缝控制的难度；水化热的向外传导还导致壁后冻土的显著升温及局部融化，对外壁受力造成了不利影响．     

竖井冻结温度场微机测试系统的研究

为了满足竖井冻结温度场测试的需要,作者研制了竖井冻结温度场微机测试系统,本文详细地介绍了该系统的硬件配置及软件,同时对集成温度传感器AD590及其信号转换放大电路作了介绍。     

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．     

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。     

新型单层冻结井壁温度场相似模拟研究

基于中国矿业大学的新型单层井壁结构,采用物理模拟方法研究了不同厚度、不同井帮温度条件下井壁内温度场发展规律,结果表明,新型单层井壁浇注后,温度迅速上升,井壁越厚,达到的最高温度就越高;专利井壁采用补偿收缩混凝土补偿了部分温差,井壁内外温差虽略微超过规范规定的最大控制温差(25℃),但井壁不会开裂;井壁内部高水化热使得井壁获得至少8d的全断面正温养护时间,井壁无冻害危险;井帮温度不同,相同厚度的井壁达到的最高温度不同;井壁越厚,井帮温度对井壁能达到的最高温度影响越小.利用龙固煤矿实测岩土参数进行的新型单层井壁物理模拟试验结果较好地验证了基于龙固外壁现场实测数据反演得到的水泥水化参数进行数值模拟的结果.     

不同人工冻结方向条件下土的冻胀试验研究

为了解决人工冻结施工中的冻胀问题,从工程实际出发,进行不同人工冻结方向以及不同冻结温度模式(恒温和正弦变温)的冻胀试验研究,并对试样的温度场、冻胀量、含水率及干密度等进行对比分析.试验结果表明:在相同试验条件下,正弦变温冻结试样的冻胀量值最小,自下而上恒温冻结试样的冻胀量最大;自上而下恒温冻结、正弦变温冻结和自下而上恒温冻结试样的含水率和干密度变化趋势相同,可知在相同试验条件下,冷端输出的冷能一定时,人工冻结试样内部水分迁移规律将相同.     

FEM Simulation on Artificial Freezing of Seepage Ground

1 IntroductionArtificial Ground Freezing (AGF) has been ex-tensively applied in underground engineering to dealwith the loose saturated soft topsoil such as flow sandsilt, etc. The common numerical calculation concern-ing the temperature field of AGF are based on thesolution of differential equation of heat conduct andphase change, which well approximated to the prac-tice when clay ground or dead auriferous is frozen[1-2]. When there is flowing water in ground, the mathmodel equation is ess…     

中间包非等温温度场的数学模拟

利用计算机数学模拟方法,对中间包内钢液温度场进行非等温研究,得出某钢厂4#板坯连铸中间包,挡墙高550 mm、挡坝高350 mm、挡墙距入口处距离800 mm、挡墙与挡坝距离400 mm时的非等温温度场最为优化.液位高800～1 000 mm时,钢液进出口温差在4～6℃左右,温度场较均匀,有效容积相对较大,有利于夹杂物上浮.