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滨海地层人工冻结法温度场形成机理研究
| 论文题名： | 滨海地层人工冻结法温度场形成机理研究 |
| 关键词： | 盾构隧道;滨海软黏土地层;人工冻结法;温度场;数值模拟 |
| 摘要： | 我国沿海地区大部分为结构性软黏土地层，滨海软黏土具有含水率高、孔隙率大、压缩性高、强度低、结构性强、流变特性显著等工程特性，以往的挖掘方法满足不了日益复杂化的工程的需求，而人工冻结法以其优秀的封水性能，强大的绕障性，便利的施工条件和高强度的冻结帷幕，在各类地层中得到了广泛的推广，特别在滨海富水黏土地层中更具不可比拟性。随着我国地铁建设规模的加大，人工冻结法已成为滨海地层地铁联络通道、盾构隧道端头加固、地铁隧道透水事故修复及穿越江河湖底隧道中的盾尾刷更换等工程的首先工法。通过滨海人工冻土物理力学试验、现场实测和数值模拟等方法研究地层冻结温度场形成机理: (1)通过人工冻土物理力学试验研究，获得冻结砂质黏土导热系数:1.29W/(m·℃)，结冰温度:-0.67℃，比热:1.29kJ/(kg·℃)。 (2)通过滨海地层人工冻结法现场实测获得:同一测温孔，不同深度降温速度，-18m＞-25m＞-10m＞-30.5m。计算可知-10m处降温速率为0.924℃/d，-18m处降温速率为1.089℃/d，-25m处降温速率为1.064℃/d，-30.5m处降温速率为0.892℃/d，因此，在相同的冻结环境下，冻结速率随地层温度是先上升后下降的。 (3)通过数值模拟获得:冻结45天，数值计算分析获得冻结帷幕厚度为1.8m;冻结初期冻结帷幕发展快，交圈时冻结帷幕发展慢，之后冻结速度逐渐减缓，到冻结20天左右冻结速度趋于稳定。 对该工程利用ANSYS软件进行数值模拟，获得温度场分布云图，冻结交圈图和冻结平均温度变化图，与现场实测数据进行对比，发现数值模拟结果良好，可较为真实地反映工程实际情况，能够为相关软黏土地层冻结法施工提供参考。 |
| 作者： | 刘娟 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李栋伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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