人工凍結(jié)溫度場特性研究及導(dǎo)熱系數(shù)反分析.pdf

1、本文在一開始對一些有關(guān)于凍結(jié)施工的理論進行了系統(tǒng)的闡述，例如人工凍結(jié)法、凍結(jié)溫度場、凍土導(dǎo)熱系數(shù)及反問題的一些相關(guān)理論。然后運用以上理論，結(jié)合某某地鐵具體的施工方案，對該地鐵的凍結(jié)溫度場進行了實測分析。同時取該地鐵隧道非常典型的5.4m淤泥質(zhì)粉細砂土層，對該土層進行試驗，獲取改土層的相關(guān)參數(shù)。在實驗的基礎(chǔ)上，對土體的導(dǎo)熱系數(shù)和土體分析進行了研究，并采用了目前國內(nèi)外主流非常有限元分析軟件ANSYS，利用數(shù)值模擬方法對凍結(jié)溫度場進行模擬和分

2、析。最后對地鐵凍結(jié)施工中的凍結(jié)壁的發(fā)展做出了預(yù)測并給出了一些合理化的建議。
　　導(dǎo)熱系數(shù)是研究溫度場的一個重要參數(shù)，對導(dǎo)熱系數(shù)進行了實驗，得出了導(dǎo)熱系數(shù)與干密度、含水率有關(guān)的結(jié)論，干密度、含水率是影響最大的因素，人工凍結(jié)淤泥質(zhì)粉細砂-10℃時的導(dǎo)熱系數(shù)平均增長率約為每0.1g/cm3增長0.06W/m·K，人工凍結(jié)淤泥質(zhì)粉細砂-10℃時導(dǎo)熱系數(shù)的平均增長率約為每增長5％的含水率導(dǎo)熱系數(shù)增長0.04W/m·K。在使用最小二乘理論的基

3、礎(chǔ)上，試驗設(shè)置幾個導(dǎo)熱系數(shù)，并對其進行分析和優(yōu)化，最后的導(dǎo)熱系數(shù)是對應(yīng)于最低目標(biāo)函數(shù)值為30.77，此時對應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)為1.35W/m·K，導(dǎo)熱系數(shù)對應(yīng)的溫度場模擬結(jié)果最接近實測值。然后將此導(dǎo)熱系數(shù)下的溫度模擬值與實測溫度值進行比較，得出四個測溫孔的溫度模擬值與實測值相差不大，這就意味著試驗的真實性和反分析的可靠性。在文章最后運用ANSYS軟件對5.4m層位的土體進行溫度、凍結(jié)壁厚度進行了模擬，并在該基礎(chǔ)上做出了預(yù)測5.4m土層處的交圈