地下水流速對凍結溫度場影響的試驗研究.pdf

1、人工凍結法目前已經(jīng)在地下工程施工中得到了廣泛的應用,該工法形成的凍結壁具有臨時支護與止水的優(yōu)點。由于地層中地下水的作用,導致凍結壁的發(fā)展不均勻,最終導致工程事故。本論文根據(jù)相似模型理論的基本原理,建立了地下水滲流作用下砂層凍結壁形成模型試驗裝置,對地下水作用下人工凍結溫度場的發(fā)展規(guī)律進行了研究。
　　通過對不同流速的地下水作用下的單管以及雙管凍結試驗的結果進行分析,可以發(fā)現(xiàn):(1)無流速情況下,凍結溫度場四周發(fā)展較為均勻;25m/

2、d的流速時,并可以看出下游的凍結范圍的發(fā)展速度比上游發(fā)展速度快,導致凍結截面形狀不是個規(guī)則的圓,相比無流速時凍結圓柱,迎水凍結鋒面和背水凍結鋒面距離凍結管厚度分別減少了22.4％和5.2％,上下游凍結壁厚度之比為81.8％;50m/d的流速時,相比較無流速時迎水凍結鋒面和背水凍結鋒面距離凍結管厚度分別減少了31.1％和9.4％。地下水對迎水面的凍結壁發(fā)展影響很大,對背水面的凍結壁發(fā)展影響較小。(2)在雙管凍結過程中,水流速度的存在導致了

3、交圈時間變慢,在本試驗條件下,其中流速25m/d的交圈時間遲于無流速狀態(tài)約24.5％,而流速50m/d的交圈時間遲于無流速狀態(tài)約34.3％。但是這種凍結差異會隨著凍結時間的增長而變小。
　　利用有限元軟件COMSOL,建立了地下水作用下凍結溫度場發(fā)展規(guī)律的數(shù)值計算。通過數(shù)值計算結果與模型試驗結果對比分析,可以發(fā)現(xiàn)數(shù)值計算的結果與模型試驗的結果吻合度較高,測溫點的試驗結果曲線與模擬結果曲線大部分很好的吻合,驗證數(shù)值計算的可靠性,為類