联络通道冻结施工近隧道端土体温度场分布及管片保温措施优化

为了研究人工冻结法施工联络通道中近隧道端土体温度场的分布规律以及管片散热对土体温度场的影响,采用现场实测和数值计算的方法,对土体温度场分布、冻结壁厚度和管片保温措施进行分析。结果表明:土体温度、冻结壁扩展厚度均随深度的增加呈指数型变化,当深度大于2.2 m时冻结壁厚度和冻土温度场基本稳定;联络通道的冻结壁沿长度方向可划分为2侧交界面段与正常冻结段;冻结管间距是影响交界面段冻结壁厚度的重要因素之一,因此辅助冻结面冻结壁是联络通道施工中的主要风险点之一;管片散热对土体影响范围与冻结时间呈对数关系,随着冻结时间的延长,影响范围将逐步扩大;为保证交界面区域的冻结效果,可在钢管片内部靠近土体一侧增设5 cm夹心保温层或改良管片壁后注浆材料2种管片保温,优化后交界面靠近管片位置冻结壁厚度可提升约24%。

基于方程分析法的土体冻结温度场相似准则研究

方程分析法主要用于解决可以转化为方程式或方程组的问题,其核心思想是将问题中的条件或关系转化为数学表达式,再通过解这个方程找到答案,其推得的相似准则具有明确的物理意义,逻辑严谨,因此被广泛应用。文章利用方程分析法中的相似转换法、相似定数法和积分类比法,结合是否考虑热参数变化受温度影响下的土体冻结温度场模型,分别建立了相似准则,给出了详细的推导过程,并分析了三种方法的异同点,为进一步研究土体温度场模型试验的相似性提供了理论支持。结果表明,对比考虑和不考虑热参数变化的模型,在相同推导方法下得到的相似准则数量存在差异;不考虑热参数随温度变化的温度场相似准则数少于考虑热参数的相似准则数,且具体数量和形式与热参数关于温度的函数有关。

黑龙江某地热响应试验数值计算模型研究及应用

根据试验数据,建立了三维岩土热响应试验数值计算模型,并验证了其准确性。在此模型基础上探究了加热功率与回填材料性质对热响应试验结果的影响以及试验对地温场的影响。结果表明:试验持续2 d内温度场影响范围达2.4 m,在试验结束后2 d内岩土体温度恢复速度最快,8 d后基本恢复;回填材料性质对试验有一定影响,而加热功率对岩土综合导热系数基本无影响;在冬季运行工况下,设备每日运行期间最低温度及非运行期最高温度不断降低,经计算U型管每延米换热量为33.7 W/m,运行180 d后温度影响范围达到5.7 m。