地下水作用下人工地层冻结过程中"群管效应"的影响规律研究
苗思伟1
王彬2
赵宗1
张子浩1
梁秀玲1
1.安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南 2320012.安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南 232001;中煤矿山建设集团有限责任公司博士后科研工作站,安徽 合肥 230091;安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心,安徽淮南 232001
摘要：为探究地下水渗流作用下不同布管方式的冻结温度场时空演化规律,基于多孔介质传热和渗流理论,构建不同布管方式下的渗流数值计算模型,对不同流速条件下的人工地层冻结过程中"群管效应"触发机制进行数值模拟研究.结果表明:当地下水流速为0 m/d和5 m/d时,双管冻结壁交圈时间分别为93、273 h,而流速继续增大则导致冻结壁无法交圈.在不同地下水流速条件下,各工况冻结帷幕向下游扩展面积随着流速的增大逐渐减小,表明水流对流传热作用增强导致冻结锋面扩展速率减慢.当冻结时间达到400 h时,在渗流速度为0、5、7、9 m/d作用下四管冻结帷幕向下游的扩展距离分别为783、765、745、730 mm.相比三管工况一和工况二分别增大 8.90％、17.32％、19.83％、20.01％和 20.17％、26.14％、27.11％、29.86％.对冻结过程分析发现,增大地下水流速,会推迟交圈时间,但通过合理配置冻结管数量和布局,可以触发多管协同作用而产生的"群管效应",该效应会加快冻结锋面的扩展速度,缩短冻结壁交圈时间,更加高效地实现冻结目标,提高工程的安全性和稳定性.
关键词：人工地层冻结群管效应地下水流速冻结温度场触发机制
分类号：TD265.3+3(矿山设计与建设)
论文发表日期：2025-02-24
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
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