地下水流速對凍結(jié)溫度場影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、人工凍結(jié)法目前已經(jīng)在地下工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用,該工法形成的凍結(jié)壁具有臨時支護(hù)與止水的優(yōu)點(diǎn)。由于地層中地下水的作用,導(dǎo)致凍結(jié)壁的發(fā)展不均勻,最終導(dǎo)致工程事故。本論文根據(jù)相似模型理論的基本原理,建立了地下水滲流作用下砂層凍結(jié)壁形成模型試驗(yàn)裝置,對地下水作用下人工凍結(jié)溫度場的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行了研究。
　　通過對不同流速的地下水作用下的單管以及雙管凍結(jié)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn):(1)無流速情況下,凍結(jié)溫度場四周發(fā)展較為均勻;25m/

2、d的流速時,并可以看出下游的凍結(jié)范圍的發(fā)展速度比上游發(fā)展速度快,導(dǎo)致凍結(jié)截面形狀不是個規(guī)則的圓,相比無流速時凍結(jié)圓柱,迎水凍結(jié)鋒面和背水凍結(jié)鋒面距離凍結(jié)管厚度分別減少了22.4％和5.2％,上下游凍結(jié)壁厚度之比為81.8％;50m/d的流速時,相比較無流速時迎水凍結(jié)鋒面和背水凍結(jié)鋒面距離凍結(jié)管厚度分別減少了31.1％和9.4％。地下水對迎水面的凍結(jié)壁發(fā)展影響很大,對背水面的凍結(jié)壁發(fā)展影響較小。(2)在雙管凍結(jié)過程中,水流速度的存在導(dǎo)致了

3、交圈時間變慢,在本試驗(yàn)條件下,其中流速25m/d的交圈時間遲于無流速狀態(tài)約24.5％,而流速50m/d的交圈時間遲于無流速狀態(tài)約34.3％。但是這種凍結(jié)差異會隨著凍結(jié)時間的增長而變小。
　　利用有限元軟件COMSOL,建立了地下水作用下凍結(jié)溫度場發(fā)展規(guī)律的數(shù)值計(jì)算。通過數(shù)值計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果對比分析,可以發(fā)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果與模型試驗(yàn)的結(jié)果吻合度較高,測溫點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果曲線與模擬結(jié)果曲線大部分很好的吻合,驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的可靠性,為類