多圈管冻结壁形成和融化过程冻胀力实测研究

为获得多圈管冻结壁形成与融化过程中冻结壁内部冻胀力发展特性和孔隙水压力变化规律,进而分析冻结壁力学性态及安全性,在淮南某煤矿开展了冻结壁冻融过程中内、外部冻胀力和孔隙水压力的现场实测研究.实测结果表明:在地层冻融过程中,冻结壁内、外部形成了不均匀的冻胀应力,测试地层最大冻结压力达6.0 MPa,为初始地压的2.4倍;当井筒开挖至测试层位时地层冻结压力呈线性降低;随着浇筑外层混凝土井壁,冻结压力又有回升,当冻结壁融化后地层冻胀力为零,井壁恢复受水土压力作用.孔隙水压力变化经历了静止孔隙水压力和冻结过程的超静孔隙水压力两个阶段,超静孔隙水压力达到4.0 MPa,约为静止孔隙水压力的2.0倍.

人工冻土多圈管冻融全过程温度场模型试验研究

为掌握多圈管冻结壁温度场形成及融化规律,进行了人工冻土多圈管冻融全过程模型试验研究。试验结果表明:冻结与融化过程中的土体温度快速变化速率相当;融化阶段,土体温度在相变点处需要保持一个相对稳定的长时间过程;融化过程中冻结壁温度沿径向方向整体呈规则的二次抛物曲线分布,冻结壁平均温度随时间变化的关系可以用幂函数来表示;在冻结91.7 h的前提下,得到冻结壁融冻时间比介于1.47～2.04之间。试验结果为井筒冻结设计、壁间注浆最佳时间选取提供了理论依据。

多圈管冻结模型试验水热力分析研究

人工多圈管冻结过程中的温度场、应力场及水分场的相互作用,是一个非线性多场耦合问题,影响因素多.本文以淮南顾北矿作为模型设计原型,通过模型试验对多圈管冻结土体过程的温度场、应力场及水分场变化进行研究,获得了冻结温度场、冻结压力及含水量随冻结时间的变化规律,其成果对建立水热力耦合数学模型提供可靠依据并能更好的指导矿井工程实践.

非均质多圈管冻结壁三场耦合数值模拟研究

本文主要应用冻土耦合基本理论以及考虑冻土的流变性和非均质性,采用ADINA非线性有限元软件,根据模型试验的条件建立数值计算模型并设立计算边界条件,分析了非均质冻结壁冻结温度场、水分场和冻结应力场的发展特性,结果表明:①各圈管不同位置冻结主面温度呈现不同的分布形式;②温度梯度是影响水分迁移的主要因素;③冻土的冻结应力在冻结管处最大,在冻结管的两侧呈抛物线形状衰减趋势。

基于多圈管模型试验的温度场分析研究

为了给人工冻土水热力耦合数学模型的建立提供可靠的依据,安徽理工大学冻土所根据相似原理设计并进行了人工冻土多圈管冻结模型试验。本文在模型实验的基础上,在温度方面对多圈管冻结土体进行了深入全面的研究,并且得到了冻结温度随冻结时间的变化规律,对矿井的工程实际具有重要的指导意义。