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异形加强冻结管外壁保温对管幕冻结效果影响试验研究 被引量：1
1
作者 任辉 洪泽群 张军 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期100-108,共9页
新型管幕冻结法冻结系统由充填混凝土的实顶管内布置圆形主力冻结管和限位管、未充填混凝土的空顶管内布置异形加强冻结管组成。为分析该新型管幕冻结系统中空顶管周围的冻结效果,通过拱北隧道管幕冻结现场原型试验,对空顶管中异形加强... 新型管幕冻结法冻结系统由充填混凝土的实顶管内布置圆形主力冻结管和限位管、未充填混凝土的空顶管内布置异形加强冻结管组成。为分析该新型管幕冻结系统中空顶管周围的冻结效果,通过拱北隧道管幕冻结现场原型试验,对空顶管中异形加强冻结管是否采取外表面保温措施展开研究,利用冻土帷幕厚度的变化对异形加强冻结管保温措施与不保温状态进行冻结效果对比分析。结果表明:异形加强冻结管保温不利于冻土帷幕的形成,随着冻结时间推移,冻土帷幕的发展会越来越慢;协同冻结模式下60 d后保温与不保温的冻土厚度之差约为冻结20 d的2倍。可以把空顶管作为“大冻结管”来考虑,利用异形加强冻结管对空顶管内部整体降温,更有利于顶管周围冻土帷幕的发展。 展开更多
关键词 管幕冻结法 异形加强冻结管 冻结管保温 现场试验 拱北隧道
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冻结管偏斜对煤矿井冻结温度场发展影响
2
作者 王鹏 高铭 +3 位作者 骆方圆 葛根旺 陈晓晓 卞心怡 《蚌埠学院学报》 2024年第5期90-94,共5页
通过某矿实测和数值模拟对比研究冻结管有无偏斜时三圈管冻结温度场发展过程,结果表明:冻结管无偏斜时冻结锋面扩展速度较为一致,冻结管偏斜时冻结锋面扩展速度不均匀,形成大小不一的未冻承压水仓,冻结壁交圈时间推迟一至两周;测温孔温... 通过某矿实测和数值模拟对比研究冻结管有无偏斜时三圈管冻结温度场发展过程,结果表明:冻结管无偏斜时冻结锋面扩展速度较为一致,冻结管偏斜时冻结锋面扩展速度不均匀,形成大小不一的未冻承压水仓,冻结壁交圈时间推迟一至两周;测温孔温度和冻结壁平均温度实测与模拟值随时间的变化趋势基本一致,冻结管偏斜对冻结壁平均温度和有效厚度影响较小,对井帮环向温度影响较大。 展开更多
关键词 三圈管 冻结壁温度场 冻结管偏斜
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X形冻结管温度场变化规律研究 被引量：4
3
作者 胡俊 张皖湘 李艳荣 《探矿工程（岩土钻掘工程）》 2016年第3期69-74,共6页
为解决现有冻结管单管冻结能力不强致使增加循环冷媒介质用量和施工耗电的问题,可将传统圆形截面设计成异形截面。对X形截面冻结管作一简单介绍,运用有限元软件对X形截面冻结管单管冻结时的温度场变化规律进行研究,同时与圆形、方形、... 为解决现有冻结管单管冻结能力不强致使增加循环冷媒介质用量和施工耗电的问题,可将传统圆形截面设计成异形截面。对X形截面冻结管作一简单介绍,运用有限元软件对X形截面冻结管单管冻结时的温度场变化规律进行研究,同时与圆形、方形、工字形、T形和Y形冻结管单管冻结时的温度场进行对比分析,主要得出结论为:虽然X形等异形冻结管为非圆形截面,但其冻土帷幕温度也是以冻结管为圆心呈同心圆分布,离冻结管越近温度越低;冻结20天时,X形冻结管-10℃圆形冻土帷幕半径发展到200 mm,冻结30天时发展到240 mm,冻结40天时达到约300 mm;与圆形冻结管相比,异形冻结管在保证冻结效果的基础上可大大减少施工耗电量,经济效益显著。 展开更多
关键词 X形冻结管 人工冻结法 异形冻结管 温度场模拟
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使用塑料冻结管的液氮冻结温度场试验研究 被引量：13
4
作者 石荣剑 岳丰田 +1 位作者 张勇 陆路 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第A01期2894-2899,共6页
温度场分析是判断冻结土体性状进而反映冻结效果的重要手段,而盾构出洞液氮冻结加固中使用塑料冻结管对温度场的分布有较大影响。为获得使用塑料冻结管液氮冻结温度场的分布规律,以相似理论为基础,使用塑料冻结管进行上海淤泥质黏土的... 温度场分析是判断冻结土体性状进而反映冻结效果的重要手段,而盾构出洞液氮冻结加固中使用塑料冻结管对温度场的分布有较大影响。为获得使用塑料冻结管液氮冻结温度场的分布规律,以相似理论为基础,使用塑料冻结管进行上海淤泥质黏土的液氮冻结物理模拟试验,得出结论如下:沿塑料冻结管长度方向,冻结管壁的温度差别较大,造成不同位置冻结壁的发展范围不均匀,在冻结循环的末端管壁温度最高,冻结效果相对较差。冻结形成冻结区内的温度分布曲线较陡直,而在冷却区的温度分布曲线较平缓,其温度梯度较使用钢管的液氮冻结时小。在土层性质确定的情况下,液氮灌注状况、冻结管间距、冻结时间是影响液氮冻结效果的主要因素。冻结过程中,采用较小的冻结管间距,可以加快冻结速度,缩短冻结时间,发挥液氮冻结优势。研究结果表明,塑料冻结管可以应用于液氮冻结加固施工,研究成果可以为液氮冻结的工程应用提供有益的参考。 展开更多
关键词 土力学 液氮冻结 温度场 塑料冻结管 模型试验 盾构出洞 相似理论
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多圈管冻结壁温度场发展及冻结管偏斜影响 被引量：14
5
作者 陈军浩 夏红兵 李栋伟 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期56-62,共7页
人工多圈管冻结是深厚地层井筒掘砌的最有效方法,为进一步了解冻结壁温度场发展特性,以某冻结井筒为原型,开展了室内多圈管冻结模型试验,同时借助有限元软件对冻结管无偏斜以及随机偏斜两种条件下冻结壁温度场发展特性进行了分析比较。... 人工多圈管冻结是深厚地层井筒掘砌的最有效方法,为进一步了解冻结壁温度场发展特性,以某冻结井筒为原型,开展了室内多圈管冻结模型试验,同时借助有限元软件对冻结管无偏斜以及随机偏斜两种条件下冻结壁温度场发展特性进行了分析比较。得出冻结管布置圈径对冻结壁环向扩展速率影响较小;冻结管偏斜对井帮温度、冻结壁有效厚度影响较小,但对不同位置冻结壁交圈时间及对径向方向冻结壁平均温度影响较大;同时冻结管偏斜会使冻结壁内部产生更多的密闭未冻承压水仓,引起冻结壁内部冻胀力增大,对冻结壁整体稳定性产生不良影响。在冻结造孔时,要严格控制冻结管偏斜。 展开更多
关键词 多圈管 冻结壁 温度场 模型试验 冻结管偏斜
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无限大区域内少量冻结管稳态温度场解析解 被引量：11
6
作者 胡向东 郭旺 张洛瑜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1953-1960,共8页
在人工地层冻结法施工中,为满足一些特殊的工况需求,常采用布置两管或三管等少量冻结管的形式,虽然现在已有2根冻结管排列与3根冻结管以等间距直线排列时的稳态温度场解析解,但是遇到三管以其它形式排列的情况时,这些解已经不能满足需... 在人工地层冻结法施工中,为满足一些特殊的工况需求,常采用布置两管或三管等少量冻结管的形式,虽然现在已有2根冻结管排列与3根冻结管以等间距直线排列时的稳态温度场解析解,但是遇到三管以其它形式排列的情况时,这些解已经不能满足需求。采用势函数叠加理论推导了3根冻结管以任意形式排列时的稳态温度场解析解。在此基础上得出了3根冻结管以等间距和不等间距直线、等腰三角形及直角三角形等排列形式下的温度场特定解。采用热学数值模拟方法对解析解进行了验证。结果表明,解析解计算结果与数值模拟结果较吻合,解析解正确。同时验证了采用势函数叠加法推导出的两管排列与三管等间距直线排列时的稳态温度场解析解与已有解完全相同。 展开更多
关键词 少量冻结管 稳态 温度场 解析解 人工地层冻结法 势函数
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液氮冻结管内沸腾段分布特征的试验研究 被引量：5
7
作者 石荣剑 岳丰田 +1 位作者 张勇 陆路 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1143-1148,共6页
为获得液氮冻结管内沸腾段的分布特征,采用在供液管上开孔的冻结管结构,进行了现场冻结试验,通过布置在冻结管内的测温管,测试了液氮冻结过程中冻结管内的温度,获得了冻结管内沸腾段的分布特征,得出以下基本结论:采用供液管上开孔的冻... 为获得液氮冻结管内沸腾段的分布特征,采用在供液管上开孔的冻结管结构,进行了现场冻结试验,通过布置在冻结管内的测温管,测试了液氮冻结过程中冻结管内的温度,获得了冻结管内沸腾段的分布特征,得出以下基本结论:采用供液管上开孔的冻结管结构,冻结管内出现液氮沸腾状态时,冻结管出口氮气温度较传统液氮冻结的出口温度低。随着液氮灌注量的增加,在供液管开孔段上部位置首先出现液氮沸腾段,并逐渐向下延伸,直至下部冻结管全部进入沸腾段,而上部未开孔的范围内较难获得液氮沸腾状态。由于不同位置液氮气化量的差异,造成液氮沸腾段内形成的冻结壁均匀性较差。研究结果表明,调节供液管上的开孔范围和液氮供应量,可以有效控制冻结管内沸腾段分布范围,提高液氮利用效率,发挥液氮快速冻结的优势。 展开更多
关键词 液氮冻结 液氮沸腾段 冻结管结构 温度分布 原型试验
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冻结管受力分析与试验研究 被引量：22
8
作者 杨维好 黄家会 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 1999年第1期33-38,共6页
对冻结管受力的理论分析和模拟试验研究表明，在安装阶段，冻结管的应力很小，可略去不计；在积极冻结阶段，受管材冷缩、冻土冷缩和冻土冻胀的作用，冻结管轴向受拉（压）并向井外弯曲在该阶段后期，纯拉（压）应力σ１由正最大值向负... 对冻结管受力的理论分析和模拟试验研究表明，在安装阶段，冻结管的应力很小，可略去不计；在积极冻结阶段，受管材冷缩、冻土冷缩和冻土冻胀的作用，冻结管轴向受拉（压）并向井外弯曲在该阶段后期，纯拉（压）应力σ１由正最大值向负值转变，且数值变小；而纯弯曲应力σｗ则趋于稳定，其值虽较大但对后期冻结管的安全无害．在掘砌施工阶段，冻管的受力大小决定于冻结壁的变形，σ１和σｗ随时间的变化规律与冻结壁的蠕变规律相似，σｗ与冻结壁的位移成正比．因此，减小冻结壁变形是防止冻结管断裂的最主要措施． 展开更多
关键词 冻结管 冻结壁 模拟试验 受力分析 矿井
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荣华矿区东部立风井第三系地层冻结管断裂原因分析及处置
9
作者 张学臣 秦玉明 刘同海 《煤炭技术》 CAS 2024年第11期51-53,共3页
在冻结法施工中,冻结管断裂是当前深井冻结尤其是深厚第三系地层冻结施工中较普遍存在的严重问题,因局部冻结管的断裂,造成盐水泄漏,会引起连锁断管反应,以至融化冻结壁,影响冻结凿井的施工安全,同时也会严重影响到冻结施工的工期。结... 在冻结法施工中,冻结管断裂是当前深井冻结尤其是深厚第三系地层冻结施工中较普遍存在的严重问题,因局部冻结管的断裂,造成盐水泄漏,会引起连锁断管反应,以至融化冻结壁,影响冻结凿井的施工安全,同时也会严重影响到冻结施工的工期。结合荣华煤矿历史上立井施工揭露的第三系地层实貌及岩性特点,简要分析此次冻结管断裂的原因,并在此基础上提出了该井筒冻结管断管的处置方案。 展开更多
关键词 第三系地层 冻结断管 原因分析 处置方案
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冻结管断裂应力分析及断裂位置的确定 被引量：5
10
作者 经来旺 高全臣 杨仁树 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期9-13,共5页
煤矿立井冻结法施工中 ,冻结管断裂一直是一个未能得到很好解决的国际性课题 ,主要原因是冻结管的力学模型设计不合理 ,进而导致应力计算结果错误。通过冻结管在工作过程中受力因素的分析及变形特征的研究建立一个较为准确的力学模型 ,... 煤矿立井冻结法施工中 ,冻结管断裂一直是一个未能得到很好解决的国际性课题 ,主要原因是冻结管的力学模型设计不合理 ,进而导致应力计算结果错误。通过冻结管在工作过程中受力因素的分析及变形特征的研究建立一个较为准确的力学模型 ,找出正确的应力分布规律 ,确定符合现场的冻结管断裂位置 ,提出切实可行的防止冻结管断裂的有效措施。首次考虑了因冻结管的冷缩及冻土的冷胀所产生的冻土对冻结管的负向摩擦力的作用 ,并依据负向摩擦力的分布规律及材料力学中的温度应力理论求解出了对确定冻结管断裂应力分布规律具有重要作用的“中性层”位置。通过国内外大量冻结管断管实例 。 展开更多
关键词 冻结法 冻结管 断裂应力 中性层 负向摩擦力
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冻结管受力的模拟试验研究 被引量：9
11
作者 崔广心 杨维好 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第2期57-65,共9页
本文应用依相似理论设计模拟试验台,对积极冻结阶段及掘砌施工阶段中冻结管的受力与诸影响参数间的关系进行了模拟试验研究,得出了初步的变化规律,并探讨了冻结管断裂的原因。
关键词 冻结管 受力 模拟 试验 应力 凿井
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外壁恒温条件下冻结管壁热流密度变化规律数值计算研究 被引量：13
12
作者 杨维好 黄家会 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2006年第3期401-405,共5页
应用相似理论将冻结温度场方程和参数无量纲化,然后建立无量纲的数值计算模型,研究了在外表面恒温情况下冻结管壁的无量纲热流密度与各无量纲影响参数间的关系.结果表明:无量纲热流密度随未冻土与冻土的导热系数之比线性增加,与冻土与... 应用相似理论将冻结温度场方程和参数无量纲化,然后建立无量纲的数值计算模型,研究了在外表面恒温情况下冻结管壁的无量纲热流密度与各无量纲影响参数间的关系.结果表明:无量纲热流密度随未冻土与冻土的导热系数之比线性增加,与冻土与未冻土的容积比热之比成线性关系,随无量纲结冰潜热线性增长,与无量纲盐水温度成线性关系;可表示为无量纲时间的负三分之一次方的线性函数.最后对167 706次数值计算结果进行了回归分析,得到具有较高精度的回归计算公式. 展开更多
关键词 冻结管 热流密度 相似理论 数值计算
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开挖前多圈管冻结时冻结管受力变形的模拟试验研究 被引量：2
13
作者 李金华 王衍森 +1 位作者 李大海 张成银 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1072-1077,共6页
在多圈管冻结条件下冻结管受力变形规律的课题研究过程中,首先针对未开挖时冻结管的各向应力应变变化规律,以相似理论为基础开展物理模拟试验,得出结论：未开挖阶段的冻结管变形在冻结前期基本完成;黏土层中冻结管应变量比砂土层大;黏... 在多圈管冻结条件下冻结管受力变形规律的课题研究过程中,首先针对未开挖时冻结管的各向应力应变变化规律,以相似理论为基础开展物理模拟试验,得出结论：未开挖阶段的冻结管变形在冻结前期基本完成;黏土层中冻结管应变量比砂土层大;黏土层中冻结管最大拉应力为97.7MPa,最大压应力为161.5MPa,弯曲应力为轴向应力的1.7倍,最大弯曲应力达到冻结管屈服荷载的0.62倍,而砂土层中均很小。为改善冻结管的受力性能,减少开挖前冻结管储存的应变能,降低后期开挖时候冻结管的破坏率提供了实验依据。 展开更多
关键词 冻结法 模拟试验 冻结管 应力 应变
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方形与圆形冻结管单管冻结温度场数值对比分析 被引量：6
14
作者 胡俊 刘勇 李玉萍 《森林工程》 2015年第4期152-157,共6页
为解决现有冻结管单管冻结能力不强致使增加循环冷媒介质用量和施工机械能耗的问题,可将传统圆形截面设计成方形截面。对方形冻结管的截面形式和施工工艺作一简单介绍,运用有限元软件对方形冻结管单管冻结时的温度场发展规律进行研究,... 为解决现有冻结管单管冻结能力不强致使增加循环冷媒介质用量和施工机械能耗的问题,可将传统圆形截面设计成方形截面。对方形冻结管的截面形式和施工工艺作一简单介绍,运用有限元软件对方形冻结管单管冻结时的温度场发展规律进行研究,主要得出:与传统圆形冻结管相比,方形冻结管可在不增加工程量的前提下大大提高单管冻结能力;虽然方形冻结管为非圆形截面,但其冻土帷幕温度场也是以冻结管中心为圆心呈同心圆分布;在靠近冻结管200mm内,方形冻结管比圆形冻结管制冷效果好;在距冻结管300mm以外,两种冻结管降温过程基本一致。 展开更多
关键词 方形冻结管 单管冻结 冻结法 温度场 数值模拟
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冻结管对人工冻结构件加筋作用的试验研究及数值模拟 被引量：5
15
作者 夏慧民 牛富俊 等 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2002年第2期155-159,共5页
为研究冻结管对人工冻结构件的加筋作用 ,通过淤泥质粘土人工冻结梁构件三点弯试验 ,获得了各级载荷下构件的位移值 ,并运用MARC软件中的加筋单元进行了对应的有限元计算 .根据对冻土梁加筋与否 ,构件特定力学响应的比较分析 ,揭示了考... 为研究冻结管对人工冻结构件的加筋作用 ,通过淤泥质粘土人工冻结梁构件三点弯试验 ,获得了各级载荷下构件的位移值 ,并运用MARC软件中的加筋单元进行了对应的有限元计算 .根据对冻土梁加筋与否 ,构件特定力学响应的比较分析 ,揭示了考虑土层冻结构件中冻结管的加筋作用对于增加冻结构件强度 ,减小变形量及对提高人工冻结支护工程经济效益的重要作用 .同时 ,通过物理试验和数值模拟试验的对比 ,验证了应用MARC软件进行类似计算的可靠性 . 展开更多
关键词 冻结管 人工冻结构件 数值模拟 人工冻结 加筋单元 力学响应 加筋作用 AGF
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考虑冻结管影响范围的多管冻结温度场研究 被引量：6
16
作者 向亮 叶飞 +2 位作者 梁兴 欧阳奥辉 赵汝亮 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第1期52-59,共8页
冻结法施工中,冻结管的布置间距往往大于单管冻结锋面半径,且考虑到冻结管影响范围有限,为增强冻结温度场计算的准确性,基于势函数叠加原理,推导双管冻结叠加稳态温度场的计算公式,并将其周期化得到单排等距多管稳态温度场。结合依托工... 冻结法施工中,冻结管的布置间距往往大于单管冻结锋面半径,且考虑到冻结管影响范围有限,为增强冻结温度场计算的准确性,基于势函数叠加原理,推导双管冻结叠加稳态温度场的计算公式,并将其周期化得到单排等距多管稳态温度场。结合依托工程的地层参数,通过数值模拟对推导公式进行验证。研究表明:1)考虑相邻冻结管叠加影响范围有限性的双管稳态温度场计算公式能较准确地预测出一般冻结期内的温度分布规律;2)在双管温度叠加区内,冻结管连线中点为中垂线温度的最低点,且随着冻结管间距的减小,该点温度不断下降,但中垂线上冻结壁厚度并不改变;3)随着冻结壁厚度的增加,双管稳态温度场接近加强单管稳态温度场。 展开更多
关键词 盾构隧道 人工冻结法 多管冻结温度场 冻结管 势函数叠加原理 红砂岩地层
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冻结管射孔注浆技术 被引量：5
17
作者 郑军 刘敏 龙志阳 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 1997年第5期5-8,共4页
介绍姚桥新副井利用现有冻结管射孔注浆新技术的工作原理、方法及有关技术的改进。
关键词 冻结管射孔 注浆技术 竖井井筒
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直角绝热边界附近少量冻结管稳态温度场解析解 被引量：2
18
作者 胡向东 郭旺 张洛瑜 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期471-477,547,共8页
针对地层在进行人工冻结时,由于冻土帷幕受到既有地下构筑物的限制而无法自由发展的实际情况,研究直角构筑物附近少量冻结管温度场这一工程问题.将该工程问题抽象成1/4平面内直角绝热边界附近布置少量点冷源稳态温度场问题,提出势函数... 针对地层在进行人工冻结时,由于冻土帷幕受到既有地下构筑物的限制而无法自由发展的实际情况,研究直角构筑物附近少量冻结管温度场这一工程问题.将该工程问题抽象成1/4平面内直角绝热边界附近布置少量点冷源稳态温度场问题,提出势函数叠加法结合镜像法的求解方法.采用镜像法将1/4平面问题映射成无限区域问题,应用势函数叠加法进行求解.通过理论推导,求得了直角绝热边界附近单管和双管冻结的稳态温度场解析解.采用热学数值模拟方法对冻结管布置不同时的解析解分别进行验证,结果表明,解析解计算温度场与数值模拟结果吻合. 展开更多
关键词 人工地层冻结法 绝热边界 冻结管 稳态温度场 解析解 势函数
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用冻结壁最大位移预测冻结管断裂方法的探讨 被引量：3
19
作者 万德连 马英明 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第1期56-64,共9页
本文根据多个井筒测得的冻结壁位移与断管数,应用回归分析方法,首次建立了断管率与冻结壁最大位移的关系式,确定了不发生断管的冻结壁最大位移的门坎值。
关键词 冻结壁 位移 冻结管 断裂 数量
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X型与圆形冻结管单管冻结温度场数值对比分析 被引量：2
20
作者 周禹暄 胡俊 +2 位作者 林小淇 李珂 王志鑫 《海南大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第2期198-203,共6页
运用有限元软件分别建立X型冻结管和圆形冻结管单管数值模型,分析了2种冻结管单管冻结40 d后冻土帷幕的基本状况,并设置3条观察路径,对比分析采用不同冻结管冻结各路径上观察点温度的变化规律,以此来比较2种冻结管冻结效果的优劣.实验... 运用有限元软件分别建立X型冻结管和圆形冻结管单管数值模型,分析了2种冻结管单管冻结40 d后冻土帷幕的基本状况,并设置3条观察路径,对比分析采用不同冻结管冻结各路径上观察点温度的变化规律,以此来比较2种冻结管冻结效果的优劣.实验结果表明:冻结40 d时,X型、圆形冻结管分别形成一个近似矩形、圆形的冻土帷幕;采用X型冻结管冻结的降温速度更快;距离冻结管越近,其冻结效果越好,随着距离的增加,采用2种冻结管冻结的差距逐渐减小,最终冻结温度在距离0.35 m处相差不大;路径3上20点受土体影响最大,冻结完成后的最终温度明显高于其他各点,其余各点(15~19点)温度及变化规律在冻结过程中基本一致;路径3上2种冻结管冻结完成后的最终温度分别约为12℃和0℃,采用X型冻结管冻结的范围和冻结效果远远优于圆形冻结管,冻土帷幕的强度也更加均匀,因此建议使用X型冻结管进行冻结施工. 展开更多
关键词 X型冻结管 圆形冻结管 冻结法 温度场 对比分析
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