钢纤维改良土的分层冻胀试验研究

水分迁移引起的分凝冻胀是土体冻胀变形的主要来源,而掌握冻结过程中水分迁移规律是揭示土体冻胀机理的关键。为探究钢纤维改良土抑制冻胀机理,利用改进的冻胀装置设计进行了独立补水条件下的分层冻胀试验,获得如下结论:冻结过程中试样下部的冻胀作用会引起上部未冻土的排水,冻结过程中0.5%掺量试样的中层与上层土体排水量分别占相应土体水分迁入量的1.22%和3.45%;掺入钢纤维可明显减小试样的补水量,相比于未掺钢纤维试样,0.5%掺量试样的中层和上层补水量可分别减小10.19%,17.87%;钢纤维掺量及长度的增加不仅可促进试样中水分排出,而且会抑制土体中冰透镜体生长,降低外部水分迁入量,从而减小试样冻胀率。研究结果表明,试样中掺入钢纤维后引起的排水效应及限制冰透镜体的生长过程,是钢纤维改良土抑制冻胀的主要原因。

隧道联络通道冻结位移场模型试验研究

上海市大连路越江隧道的联络通道是一个处在黄浦江底的长联络通道.通过基于相似理论的模拟试验,对此联络通道冻结的冻胀和融沉进行了研究,得到了有荷载情况下土的竖向冻胀和受模拟隧道衬砌约束下的水平冻胀的变化规律,为解决该工程中的冻胀融沉问题提供了保障,同时也对类似工程的施工起到了指导作用.实践表明,运用模拟试验解决大型复杂的地下工程中的施工问题是相当有效的.

越江隧道联络通道冻结法数值计算

建立了越江隧道、冻结体及周边土体相互影响的有限元计算模型.对联络通道冻土体的受力、变形及冻土壁对隧道衬砌的影响进行了综合分析,为冻结壁的设计、控制冻结对周围环境的影响等提供定量依据,验证了冻结施工方案的可靠性.通过现场实测冻土冻胀应力、隧道变形,验证了数值模拟的计算结果.

复杂条件下隧道联络通道冻结施工设计与实践

介绍了我国首个江底隧道联络通道冻结工程的设计、施工监测等情况。对冻结系统盐水温度、冻结帷幕土体温度、冻胀压力、隧道变形等方面的监测结果进行分析研究,获得了冻结盐水温度、冻土温度、冻胀压力、隧道变形的变化规律,保证了工程的信息化施工。冻结法在该类工程中应用效果良好。

地铁联络通道冻结加固技术研究

结合上海地铁联络通道的冻结施工,介绍了联络通道和泵站合并建设模式下的冻土帷幕结构设计与水平冻结工艺,以及控制冻胀融沉的措施-强制解冻融沉注浆。对土体温度和地表变形等相关信息进行了监测,并对实测结果进行了分析。为今后联络通道冻结法施工提供了一定的参考。

液氮冻结技术在井筒封水抢险中的应用

为了封堵某矿井异常出水的水文孔,基于液氮气化时剧烈吸热的原理,提出了采用液氮土层冻结技术快速冻结水文孔的解决思路。通过在出水水文孔下放液氮冻结管,液氮气化吸热,直至冻结水文孔及周围土体。在矿井建设中其他封水措施都失效的情况下,液氮快速冻结取得了理想效果;这表明液氮快速冻结技术可以作为应用冻结法出现险情时的补救措施。

地铁联络通道冻结加固融沉注浆研究

介绍了国内首个地铁联络通道强制解冻融沉注浆工艺的设计与施工。整个施工过程中对土体温度和地表变形进行了监测,得到了温度和地表变形的变化规律。由于冻结法施工中存在冻胀和融沉问题,过量的冻胀、融沉会对地表建筑和地下管线产生危害。结合工程实例,对强制解冻融沉注浆进行了研究,该工程对冻结加固体分区强制解冻、及时进行融沉注浆、二次加固土体,消除了后期压密沉降发生的可能,地表变形的监测表明强制解冻融沉注浆技术在该类工程中应用效果良好。

建井期间矿井降温系统能耗分析与优化

针对山东郓城某煤矿建井期间降温系统消耗大,冷量损失大等问题,提出了改善冷空气输送风筒保温结构、优化空调器结构、改进空调的喷淋方式等措施,改进后的空调器综合冷量损失降至原来的1.1%、空调供回水温差提高了10℃左右、水流量降低到原来的1/4,水泵输入功率可降低到原来的41.7%,同时制冷机组的理论性能系数提高了15%左右,实现降温系统的高效节能运行。

竖井冻结温度场测试计算机集散系统

冻结温度场测试计算机集散系统综合采用了计算机技术、通信技术、显示技术和控制技术；采用了分散控制、集中操作、分级管理和分而自治的设计原则．实现了冻结温度场的数据采集、存储、分析及远距离传送．其软件包可绘制零度面扩展图、交圈图及冻结孔平面布置图等，对及时准确地掌握冻结温度场的状态有重要意义．

扎赉诺尔矿区白垩系地层冻结温度场实测与分析

通过对扎赉诺尔矿区灵东煤矿副井的冻结监测,首次得到了该地白垩系地层在特定条件下的降温数据。分析了不同层位和岩性的冻结温度场发展特征,并依据实测数据推算冻结壁厚度和平均温度。迈出了该地白垩系地层冻结规律研究的第一步,对冻结法凿井在该地的推广应用具有指导意义。

热害矿井采区大焓差降温系统实验研究

基于热质交换原理与实验理论,设计了大焓差降温除湿实验系统,实验研究不同喷淋压力、气水比、喷水温度下对喷和顺喷的大焓差降温装置降温效果及其热工性能,结果表明大焓差降温装置的适应性强,可满足不同热害程度的采区降温需求。计算了热交换系数和热交换效率,结果表明,对喷方式的热交换效率和热交换系数分别为0.952和0.988,而顺喷方式的热交换效率和热交换系数分别为0.936和0.978。综上,喷嘴对喷方式降温除湿效果稍优于顺喷方式。并由实验数据拟合得到大焓差降温装置的对喷和顺喷的热交换效率系数及热接触系数的经验公式,可更精准的指导热害矿井采区降温工程与大焓差降温装置的设计。

煤炭地下气化模型试验温度测试系统

论述了煤炭地下气化模型试验温度测试系统的原理及组成 ,并通过试验证明该系统稳定可靠 ,可实时测量气化温度场的变化 ,同时绘出直观的温度场变化曲线 ,为试验人员及时了解气化温度场的变化提供了有力手段。

冻结站盐水流量的试验研究

阐述了漏街式流量测量原理以及冻结站盐水流量测量系统．通过现场试验得到了抽取清水、常温盐水和低温盐水时流量与水泵功率间的关系．为冻结站盐水泵的设计、送到提供了理论依据．

山东岱庄生建煤矿主井井架强度检验

介绍了山东岱庄生建煤矿矿主井井架强度检验的过程、方法。阐述了应变电测原理及计算机数据采集系统的组成。通过对测试结果的分析，提供了可靠的井架加固方法，使矿井顺利恢复双层双车提升。

井下自然发火区监测计算机集散系统

阐述了井下自然发火区监测计算机集散系统的原理及系统组成 ,该系统采用了分散控制、集中操作、分级管理和分而自治的设计原则。实现了数据的自动采集、存储、分析及远距离传送。其软件包括可绘制井下自然发火区分布图等 ,对及时准确地掌握井下自然发火区的状态有重要意义。

使用塑料冻结管的液氮冻结温度场试验研究

温度场分析是判断冻结土体性状进而反映冻结效果的重要手段,而盾构出洞液氮冻结加固中使用塑料冻结管对温度场的分布有较大影响。为获得使用塑料冻结管液氮冻结温度场的分布规律,以相似理论为基础,使用塑料冻结管进行上海淤泥质黏土的液氮冻结物理模拟试验,得出结论如下:沿塑料冻结管长度方向,冻结管壁的温度差别较大,造成不同位置冻结壁的发展范围不均匀,在冻结循环的末端管壁温度最高,冻结效果相对较差。冻结形成冻结区内的温度分布曲线较陡直,而在冷却区的温度分布曲线较平缓,其温度梯度较使用钢管的液氮冻结时小。在土层性质确定的情况下,液氮灌注状况、冻结管间距、冻结时间是影响液氮冻结效果的主要因素。冻结过程中,采用较小的冻结管间距,可以加快冻结速度,缩短冻结时间,发挥液氮冻结优势。研究结果表明,塑料冻结管可以应用于液氮冻结加固施工,研究成果可以为液氮冻结的工程应用提供有益的参考。

盾构地中对接冻结加固模型试验(Ⅰ)——冻结过程中地层冻结温度场的分布特征

针对软土地层中盾构地中对接冻结加固施工边界条件复杂、形成冻结壁体积小且形状不规则的特点,以上海地区某盾构对接冻结加固工程为原型,按照相似理论设计进行了冻结加固模型试验,分析了冻结过程中地层温度场的分布规律,获得以下结论:在盾构壳体内表面保温的条件下,冻结管内部冻土的平均发展速度是冻结管外部的1.5倍左右;冻结28 h后,冻结管内部冻结壁的温度分布基本稳定,盾构壳体与土体交接面的温度均处于-20℃左右,内部冻结壁的平均温度约为外部的1.9倍。在同圈冻结管的叠加作用下,冻结过程中冻结壁主面和界面的温度变化规律基本一致,仅在冻结初期有少许差别。在外圈冻结管的低温屏蔽作用下,内圈冻结管对外部土体基本不发挥冻结作用,在不同冻结管排间距及多根冻结管交叉冻结的情况下,冻结管外部的冻土扩展规律基本相同,仅两排冻结管之间的土体温度分布存在差别。研究结果表明,盾构地中对接冻结加固形成的冻结壁形状与外圈冻结管的布置形式相似,形成的冻结壁厚度及平均温度在冻结28 h后基本稳定。

梧桐庄矿热泵系统可用热源分析及利用

通过现场调研及理论计算,分析了梧桐庄矿工业广场可利用的热源及特点,并对可用热源的稳定性进行了评价。研究表明:梧桐庄矿可用热源主要有矿井排水、奥灰水、矿井排风、洗浴排水、空气压缩机冷却水,其中矿井排风可利用热量最大、最稳定;其次为奥灰水、矿井排水,但两者供热量均不稳定;洗浴排水和空气压缩机冷却水供热量较稳定,但热量较小。根据该矿热负荷较大的特点,提出了多种热源联合为热泵系统提供低品位热量的方案,以满足了工业广场供热需求。

盾构地中对接冻结加固模型试验(Ⅱ)——冻结过程中地层的冻胀效应研究

盾构地中对接冻结加固过程中形成不规则形状的冻结体,产生的冻胀效应会引起上部地层产生不均匀冻胀变形。为了获得冻结过程中冻胀效应对上部地层变形的影响规律,以上海地区软土地层中盾构地中对接冻结工程为原型,按照相似理论,设计进行了盾构对接位置地层冻结加固的模型试验,获得了如下结论:冻结过程中,冻胀引起上部地层的变形量随着冻结壁厚度的增长而线性增大,当冻结壁发展超过测点位置后,相应位置的地层变形不再变化。冻结产生的冻胀力对上部地层有压缩作用,随着地层内测点埋深的增加,地层变形量和地层平均应变都逐渐增大。当冻胀力超过土层的黏聚力后,上部土层的滑动使地层平均应变不再增加,地层不再被压缩,下部地层的变形会直接传递到上部地层。研究结果表明,影响冻结加固体上部地层变形量的主要因素是冻结壁的厚度,次要因素是地层的埋深。

井筒冻结壁强制解冻技术的研究与实践

针对冻结法凿井后冻结壁面临快速解冻的需求,将强制解冻理论与思想应用到井筒冻结壁快速解冻问题上。以冻结法凿井后的井筒冻结壁为研究对象,分析了井筒冻结壁强制解冻的特点及关键技术,创造性地提出了利用采暖锅炉产生高温热水并与盐水进行热交换,采用"二级循环"模式进行井筒冻结壁快速解冻的方法,对强制解冻参数进行了计算并设计了相应的强制解冻系统。强制解冻监测数据表明,强制解冻系统稳定可靠,且方法因地制宜,经济合理,强制解冻参数计算简便,基本能满足工程需要。