地下水渗流作用下多圈管冻结温度场形成规律与机制
荣传新
张润泽
龙伟
黄诗清
冯吉昊
安徽理工大学 土木建筑学院,安徽 淮南 232001
摘要：为了研究地下水渗流作用下的深厚冲积层人工地层冻结温度场的形成规律与冻结壁形成机制,以临涣矿中央风井冻结法施工为工程背景,利用现场实测数据,分析了现场的不同层位、土性下冻结温度场的时空演化规律;并用该数据验证了基于现场冻结孔实际成孔位置构建的埋深 228 m砂层在地下水渗流作用下水热耦合数值计算模型的合理性;基于此模型,探究了地下水渗流对冻结温度场形成规律与发展机制的影响.结果显示:在多圈管冻结进程中,圈径内部土体受冷量叠加影响,降温快于外部土体,冻结相变阶段表现更明显;双圈管冻结土体主面温度呈"马鞍形"、界面温度呈"抛物线形"分布,主面温度下降速度比界面更快;不同的地下水渗流速度对冻结壁交圈时间与交圈模式有着较大影响,交圈时间可用"双阶段反应函数"进行拟合,区分双阶段的地下水界限流速为 21 m/d;地下水渗流速度由 0 m/d增加至 40 m/d时,上游和侧翼冻结壁厚度分别减小 25.06%和 16.41%,下游冻结壁厚度增大 59.29%;地下水流速加大会加剧冻结壁温度场的非对称性发展与分布,诱导冻结壁产生非对称性的"不良发育".
关键词：人工地层冻结法地下水渗流温度场水热耦合圈管冻结围岩控制数值计算
分类号：TD265(矿山设计与建设)
资助基金：国家自然科学基金(51878005)
论文发表日期：2025-07-20
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）
页数：16( 107-122 )
英文信息