广义单排管冻结稳态温度场解析解

论文摘要

人工地层冻结工法将土体中水变成冰,形成冻土,提高土体自身的承载力,是地下工程理想的加固体与止水帷幕。在高地下水位软土地区,冻结法被广泛应用于盾构进出洞加固工程中,其常见的布管形式有直线排管和圈管两大类。人工冻土帷幕的力学性能与布管形式和温度分布密不可分,因此掌握不同布管形式的温度场分布是冻结工程成功的基础。现在较为流行的方法是将冻结看作准稳态过程,利用稳态公式近似计算温度场分布。对于单排管冻结稳态温度场的解,目前仅有简单布置条件下的解析解,尚无通用的解答形式。基于人工冻结稳态温度场假设,依托Бахолдин单排管模型建立相应稳态温度场的周期形式计算模型,引入狄拉克函数,利用格林函数法获得其解析解的周期表达形式,并外推获得广义单排管冻结稳态温度场解析解的矩阵表达形式;选取1种特殊的布管形式,应用有限元软件进行冻结瞬态数值模拟,检验稳态温度场解析解用于预估瞬态温度场分布的准确性和适用性。结果表明,在单排管冻结前期,由于冻土尚未交圈,冻结管与土体热交换剧烈,解析解与数值计算结果之间存在一定的误差,但总体变化趋势是保持一致的。当冻土发展一段时间后,热交换趋于稳定状态,解析解与数值计算的吻合程度非常高,即该阶段内,利用解析解能较好得预估瞬态温度场分布情况。

论文目录

• 1 理论基础
•   1.1 二维稳态热传导
•   1.2 格林函数法
• 2 平面内周期问题的格林函数
• 3 Бахолдин单排管模型稳态温度场
• 4 广义单排管稳态温度场
• 5 常见单排管布置稳态温度场
•   5.1 冻结管温度交错相等布置单排管
•   5.2 单排双管紧凑型布置
• 6 解的适用性检验
• 7 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 方涛,胡向东

关键词: 人工地层冻结法,广义单排冻结管,稳态温度场,解析解,周期函数,格林函数法

来源: 煤炭学报 2019年S2期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 建筑科学与工程

单位: 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,同济大学地下建筑与工程系,同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室

基金: 上海市科学技术委员会攻关计划资助项目(16DZ1201603)

分类号: TU445

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2019.0226

页码: 535-543

总页数: 9

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