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富水砂层斜井冻结壁力学特性及温度场研究

发布时间:2019-01-05 21:46
【摘要】:研究富水砂层斜井冻结壁力学特性及温度场分布规律,可为解决斜井冻结法凿井穿越富水砂层技术难点提供可靠依据。以陕北某斜井冻结法凿井工程为研究背景,通过室内物理力学试验、现场实测及有限元数值模拟相结合的方法,研究了冻结状态下砂土的热物理及力学特性,分析了斜井冻结法凿井期间冻结壁受力机制,深入分析斜井冻融过程中冻结压力变化规律及原因,对测温孔与冻结壁径向温度实测与数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明,随着温度降低,冻结砂土导热系数呈现出先增大后减小的趋势,且冻结温度对冻结砂土的内摩擦角影响较大;冻结温度、井筒埋深和地下水对冻结压力的影响较大;混凝土水化热对冻结壁的影响范围约为460~475 mm。研究结果可为富水砂层地区斜井冻结法凿井的优化设计和安全稳定性研究提供依据。
[Abstract]:The study on the mechanical properties and temperature field distribution of inclined shaft freezing wall in water-rich sand layer can provide a reliable basis for solving the technical difficulties of freezing sinking in inclined shaft through water-rich sand layer. In this paper, the thermophysical and mechanical properties of sand under freezing condition are studied by means of indoor physical and mechanical test, field measurement and finite element numerical simulation, taking the freezing sinking project of a inclined shaft in northern Shaanxi as the research background. The mechanism of freezing wall force during freezing sinking of inclined shaft is analyzed, the variation law and reason of freezing pressure during freezing and thawing process of inclined shaft are deeply analyzed, and the measured and numerical simulation results of radial temperature of temperature measuring hole and freezing wall are compared and analyzed. The results show that the thermal conductivity of frozen sand increases first and then decreases with the decrease of temperature, and the freezing temperature has a great effect on the angle of internal friction of frozen sand. Freezing temperature, wellbore depth and groundwater have great influence on freezing pressure, and the influence range of concrete hydration heat on freezing wall is about 460,475 mm.. The results can provide the basis for the optimization design and safety stability study of inclined shaft freezing method in water-rich sand formation area.
【作者单位】: 西安科技大学建筑与土木工程学院;
【基金】:陕西省科学研究发展计划项目资助(No.2016XT-04,No.2016XT-25,No.2015XT-15) 陕西省教育厅科研计划项目资助(No.16JK1512)~~
【分类号】:TD265.3

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