深厚黏土层冻结温度场形成过程及影响因素研究

发布时间：2023-02-09 09:57

　　我国自1955年首次在开滦林西风井应用人工冻结法以来,冻结法作为一种有效穿越深厚表土层以及在松散含水层中开凿井筒的特殊方法,已经在许多煤田得到广泛应用。目前对于超过450m深度的深厚表土层,冻结壁强度设计尚缺乏理论指导,主要通过现场实测和数值模拟对冻结壁进行研究。本文以现场实测数据和FLAC3D软件数值模拟对比验证的方式研究冻结管有无偏斜条件冻结壁温度场的形成过程及不同因素对其的影响。研究结果表明:测温孔实测值与模拟值随冻结时间的变化规律基本一致,近似呈对数关系下降,最终趋于稳定,冻结管偏斜对测温孔温度影响较大,排间距减小测温孔温度降低,排间距增大测温孔温度升高;冻结壁交圈时间顺序为中圈管、外圈管、内圈管,数值模拟未考虑水力场及与外边界热量交换等因素的影响,冻结管无偏斜时冻结壁交圈时间模拟值略小于实测值,冻结管偏斜时冻结壁交圈时间比无偏斜时延长一至两周,冻结管偏斜对交圈时间影响较大;冻结管无偏斜时冻结壁平均温度略小于冻结管偏斜时,差值最大为0.88℃,冻结管偏斜对冻结壁平均温度影响较小;冻结管无偏斜时冻结锋面扩展速度较为一致,冻结壁形成过程较为规律,冻结管偏斜时不同方位冻结锋面扩展速度...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 问题的提出及课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容、方法及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法和技术路线
2 工程地质概况及室内试验
    2.1 工程地质概况
    2.2 室内试验
        2.2.1 常规土工力学参数
        2.2.2 冻土比热
        2.2.3 冻土导热系数
        2.2.4 冻结温度
        2.2.5 冻土单轴抗压强度
3 多圈管冻结壁设计及温度场实测研究
    3.1 冻结设计方案
        3.1.1 冻结技术基础参数
        3.1.2 冻结孔布置
        3.1.3 测温孔、水文孔布置
        3.1.4 冻结壁厚度计算
        3.1.5 冻结壁平均温度计算
        3.1.6 冻结设计方案布置平面图
    3.2 现场监测技术
    3.3 冻结壁监测结果及分析
        3.3.1 冻结壁温度场现场监测
        3.3.2 测温孔温度数据
        3.3.3 冻结壁有效厚度
        3.3.4 井帮温度
    3.4 本章小结
4 多圈管冻结壁温度场数值模拟
    4.1 数值模拟
    4.2 冻结壁温度场模拟的理论基础
    4.3 冻结管无偏斜冻结壁温度场数值模拟
        4.3.1 冻结壁温度场数值模型
        4.3.2 热物理力学参数
        4.3.3 冻结管无偏斜数值计算
        4.3.4 冻结管无偏斜主界面温度场
    4.4 冻结管偏斜冻结壁温度场数值模拟
        4.4.1 冻结管偏斜数值计算
        4.4.2 冻结管偏斜主界面温度场
    4.5 本章小结
5 工程实测与数值模拟结果分析
    5.1 工程实测与数值模拟对比分析
        5.1.1 各圈管交圈时间
        5.1.2 测温孔温度
        5.1.3 冻结壁平均温度
        5.1.4 冻结壁有效厚度
        5.1.5 井帮温度
    5.2 土体初始温度对冻结温度场影响
    5.3 盐水温度对冻结温度场影响
    5.4 导热系数对冻结温度场影响
    5.5 比热对冻结温度场影响
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果



本文编号：3738684