不同地区人工冻结温度场特性

人工冻结法是一种特殊的地层加固工法，已广泛应用于市政、轨道交通、矿井建设等工程领域中。本书以中部地区深厚表土地层冻结立井、西部地区白垩系地层冻结立井、东部地区滨海地层地铁长联络通道等冻结工程温度场发展为研究对象，通过室内物理力学性能试验、模型试验、数值计算、现场实测分析等多种手段相结合的分析方法，探讨了不同冻结方案、不同冻结参数以及冻结管偏斜对冻结壁温度场冻结与融化全过程发展的影响，并总结获得不同地区冻结温度场发展特性。本书可作为城市地下空间工程专业、土木工程的地下结构方向、煤炭背景院校的土木工程等相关专业的研究生教材，也可供从事相关专业的工程技术人员参考。

前言
第1章绪论1
1.1概述1
1.2中部地区深厚表土地层立井冻结温度场发展研究现状1
1.3西部地区白垩系地层立井冻结温度场发展研究现状4
1.4东部地区滨海地层地铁长联络通道冻结温度场发展研究现状4
1.5本书主要研究内容6
第2章不同地区冻结岩土物理力学性能试验7
2.1试验方案7
2.1.1试样来源7
2.1.2试验内容及方法7
2.2物理性能试验结果分析8
2.3不同岩土层低温力学性能试验结果分析9
2.3.1力学性能指标对比分析9
2.3.2失效特征对比分析13
2.4不同地区冻结方案选择15
2.5小结16
第3章人工冻土多圈管冻融全过程温度场模型试验17
3.1模型试验系统17
3.1.1制冷系统17
3.1.2试验平台18
3.1.3试验采集系统19
3.2冻融全过程温度场模型试验设计20
3.2.1模型试验相似准则确定20
3.2.2模型试验设计方案21
3.2.3模型试验过程21
3.3冻融全过程温度场模型试验结果分析24
3.3.1环境温度及进-回管路酒精温度24
3.3.2冻融温度场特征分析25
3.3.3冻结壁形成过程温度场分析30
3.3.4冻结壁融化过程温度场分析31
3.3.5冻结壁融化过程平均温度影响因素分析37
3.3.6冻结壁形成与融化过程比较39
3.4小结40
第4章不同方案冻结模型试验温度场发展对比41
4.1不同冻结模型试验设计方案41
4.2模型试验温度场监测43
4.3两圈+辅助孔冻结温度场分析45
4.3.1冻结壁温度场整体性状分析45
4.3.2不同区域冻结壁交圈时间比较46
4.3.3冻结壁特征参数分析47
4.4不同三圈管冻结方案冻结温度场对比48
4.4.1模型2-3区域冻结温度场分析48
4.4.2不同三圈管冻结方案下冻结壁温度场对比分析50
4.5小结55
第5章三圈管冻结方案冻结壁内部特征参数数值分析56
5.1有限元计算模型建立56
5.2不同冻结方案冻结壁内部特征参数数值分析57
5.2.1不同方案冻结壁温度场云图57
5.2.2冻结壁各区域交圈时间对比57
5.2.3冻结壁内部特征参数对比60
5.3冻结管偏斜对冻结壁温度场影响62
5.4小结64
第6章中部地区深厚表土地层立井冻结温度场特性66
6.1冻结壁温度场可视化分析软件66
6.1.1冻结温度场叠加计算66
6.1.2冻结壁厚度及平均温度计算68
6.1.3冻结壁温度场信息可视化软件功能介绍69
6.2顾桥矿南区进风井冻结温度场实测研究70
6.2.1工程概况及监测方案70
6.2.2冻结温度场现场实测及分析70
6.2.3温度场数值模拟结果分析74
6.2.4积极冻结时期不同测试手段冻结壁温度场分析对比76
6.2.5融化阶段模型试验与现场实测结果对比77
6.3潘一东矿副井冻结温度场实测研究80
6.3.1工程概况及监测方案80
6.3.2冻结温度场现场实测分析80
6.3.3模型试验与现场实测结果对比85
6.4小结86
第7章西部地区白垩系地层立井冻结温度场特性87
7.1工程概况及监测方案87
7.1.1工程概况87
7.1.2测试内容88
7.2冻结壁形成阶段不同地层冻结温度场发展变化89
7.2.1冻结过程温度场发展分析89
7.2.2不同岩层冻结效果对比分析91
7.2.3不同岩层冻结特征参数分析91
7.3井筒掘砌阶段不同地层冻结壁内部温度场发展93
7.4冻结壁融化阶段不同地层融化对比95
7.4.1不同岩性融化速率对比分析95
7.4.2不同岩层融冻时间比98
7.5小结100
第8章东部地区滨海地层地铁长联络通道冻结温度场特性101
8.1工程概况101
8.2长联络通道冻结及监测方案102
8.2.1冻结设计方案102
8.2.2冻结壁温度监测方案103
8.3现场温度监测分析104
8.4温度场有限元数值计算107
8.4.1计算模型建立107
8.4.2纵断面温度场发展特征108
8.4.3横断面温度场发展特征109
8.4.4冻结壁特征参数分析112
8.5冻结孔偏斜对冻结壁温度场发展影响113
8.5.1随机偏斜数值模型建立113
8.5.2有无偏斜对冻结温度场发展影响114
8.5.3不同深度冻结管随机偏斜对冻结温度场发展影响116
8.6小结118
参考文献119