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

1、本文在一開(kāi)始對(duì)一些有關(guān)于凍結(jié)施工的理論進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，例如人工凍結(jié)法、凍結(jié)溫度場(chǎng)、凍土導(dǎo)熱系數(shù)及反問(wèn)題的一些相關(guān)理論。然后運(yùn)用以上理論，結(jié)合某某地鐵具體的施工方案，對(duì)該地鐵的凍結(jié)溫度場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析。同時(shí)取該地鐵隧道非常典型的5.4m淤泥質(zhì)粉細(xì)砂土層，對(duì)該土層進(jìn)行試驗(yàn)，獲取改土層的相關(guān)參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)土體的導(dǎo)熱系數(shù)和土體分析進(jìn)行了研究，并采用了目前國(guó)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(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬和分

2、析。最后對(duì)地鐵凍結(jié)施工中的凍結(jié)壁的發(fā)展做出了預(yù)測(cè)并給出了一些合理化的建議。
　　導(dǎo)熱系數(shù)是研究溫度場(chǎng)的一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，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(xì)砂-10℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)平均增長(zhǎng)率約為每0.1g/cm3增長(zhǎng)0.06W/m·K，人工凍結(jié)淤泥質(zhì)粉細(xì)砂-10℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)的平均增長(zhǎng)率約為每增長(zhǎng)5％的含水率導(dǎo)熱系數(shù)增長(zhǎng)0.04W/m·K。在使用最小二乘理論的基

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