南宁地铁东滨区间联络通道冻结法施工温度场演变规律研究

发布时间：2024-04-13 12:09

　　人工地层冻结技术不受支护范围和支护深度的限制,施工过程中占地面积较小且不会产生二次污染,在城市挖掘、煤矿、隧道、地铁等地下基础工程领域中有广阔的应用。由于冻土是一种热稳定性极差的材料,其物理性质及水理性质会受到温度的改变而发生巨大的变化,常见的工程事故多由冻结过程中冻结壁的发育不完全造成。因此,研究使用人工地层冻结法加固联络通道时,冻土帷幕的温度场的分布和演化规律对实际工程有重要的指导意义。本文依托南宁地铁3号线东葛路站-滨湖路站区间内联络通道冻结法施工工程展开研究。首先介绍了传热过程中,温度场分布和演化的基本理论及相关参数;其次,通过调研现场资料,开展了有关冻结过程的工艺流程、冻结站的设计及冻结孔布设的研究。基于积极冻结和维护冻结过程中测温孔温度监测数据及南宁地区典型土层热物理参数,使用ADINA有限元软件的温度场模块建立了三维数值模型。将模拟计算得到的温度场模型中各测温点处温度分布变化情况与现场数据进行对比分析,验证了三维数值模型的准确性。最后,在此基础上讨论在导热系数、相变潜热、土体材料、盐水降温计划以及原始地温发生变化的情况下,冻结管周围土体的温度场演化规律以及冻结壁的发育状况...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 冻结法概况
    1.3 冻结法温度场国内外研究概况
        1.3.1 冻结法温度场理论研究
        1.3.2 冻结法温度场物理试验研究
        1.3.3 冻结法温度场应用研究
    1.4 ADINA软件介绍及其在温度场模拟方面应用研究
    1.5 论文主要研究内容及研究思路
        1.5.1 主要研究内容
        1.5.2 研究方法
        1.5.3 技术路线
    1.6 本章小结
2 冻结温度场分析相关理论
    2.1 与温度场相关的重要参量
        2.1.1 重要热物理参数
        2.1.2 温度场解析理论及相关参量
    2.2 传热原理分析
    2.3 边界条件选取
    2.4 工程中常用的数学模型
    2.5 本章小结
3 东滨区间联络通道冻结工程温度场实测分析
    3.1 工程背景
        3.1.1 工程背景概况
        3.1.2 工程地质条件
        3.1.3 水文地质条件
        3.1.4 地面环境条件
    3.2 冻结孔、测温孔的布设
        3.2.1 冻结孔布设
        3.2.2 测温管布设
    3.3 冻结设备设计
        3.3.1 冷冻机的选择
        3.3.2 冻结系统辅助设备
    3.4 冻结施工设计
        3.4.1 施工工序
        3.4.2 钻孔偏斜
        3.4.3 冻结孔钻进与冻结管设置
    3.5 冻胀、融沉控制措施
        3.5.1 冻胀和融沉控制的基本措施
        3.5.2 控制地层融沉的注浆措施
    3.6 联络通道冻结加固温度场实测分析
        3.6.1 盐水去回路温度
        3.6.2 测温孔温度
        3.6.3 成冰公式计算结果
    3.7 本章小结
4 东滨区间联络通道冻结工程温度场数值分析
    4.1 数值模拟基本假设
    4.2 几何模型建立及网格划分
    4.3 相关参数选择
        4.3.1 边界条件与初值问题
        4.3.2 土体热物理参数选取
        4.3.3 观察路径的选取
    4.4 数值模拟计算结果
        4.4.1 测温点处温度发展变化规律研究
        4.4.2 冻土帷幕发展变化云图
        4.4.3 冻土帷幕发展变化等值线图
    4.5 本章小结
5 东滨区间联络通道冻结工程温度场敏感性分析
    5.1 土体热物理参数改变对温度场发展的影响
        5.1.1 导热系数
        5.1.2 潜热
    5.2 环境改变量对温度场发展的影响
        5.2.1 原始地温
        5.2.2 盐水降温计划
        5.2.3 土体材料
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简介及攻读硕士期间主要科研成果
致谢



本文编号：3953018