發(fā)散布孔條件下凍結(jié)壁溫度場(chǎng)特性研究.pdf

1、廣佛線普君北路站~朝安站區(qū)間隧道管片處理凍結(jié)封水工程于隧道底部布置了發(fā)散的凍結(jié)管來(lái)進(jìn)行堵水。為了獲得凍結(jié)管發(fā)散布置條件下的凍結(jié)溫度場(chǎng)分布及其發(fā)展規(guī)律,本文采用數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行研究分析。
　　建立Ansys數(shù)值模擬模型,進(jìn)行單因素、正交分析以及多因素回歸分析研究不同因素對(duì)發(fā)散布孔條件下凍結(jié)溫度場(chǎng)的影響規(guī)律,并獲得回歸公式。通過(guò)單因素分析,得到凍結(jié)壁厚度隨著初始地溫和相鄰凍結(jié)管夾角的增大而減小、隨著相鄰凍結(jié)管排間距的

2、增大而增大以及隨著凍結(jié)管外壁溫度的降低而增大等規(guī)律,而土體凍結(jié)溫度對(duì)溫度場(chǎng)影響不明顯;凍結(jié)壁平均溫度則呈現(xiàn)與凍結(jié)壁厚度相反的變化規(guī)律,其中,排間距對(duì)凍結(jié)壁平均溫度的影響表現(xiàn)為先降低后升高;文章通過(guò)安排正交試驗(yàn),得到了發(fā)散布孔條件下凍結(jié)溫度場(chǎng)的顯著性影響因素。其中,凍結(jié)壁厚度的顯著性影響因素為凍結(jié)管外壁溫度以及相鄰凍結(jié)管的夾角。凍結(jié)壁平均溫度的顯著性影響因素為凍結(jié)管外壁溫度、相鄰凍結(jié)管夾角以及相鄰凍結(jié)管排間距;而后,安排正交表利用數(shù)值模擬

3、進(jìn)行了多因素回歸試驗(yàn),通過(guò)計(jì)算結(jié)果分別得出凍結(jié)壁厚度、平均溫度以及凍結(jié)壁軸面上環(huán)向發(fā)展寬度等目標(biāo)量的多因素回歸公式。
　　通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn),研究了相鄰凍結(jié)管夾角為10o和14o兩個(gè)模型的凍結(jié)溫度場(chǎng),分析各特征面測(cè)點(diǎn)溫度的變化情況以及特征面上的溫度分布規(guī)律,并對(duì)比不同凍結(jié)管夾角的模型溫度場(chǎng)分布的異同。通過(guò)模型試驗(yàn)得出,凍結(jié)初期,界面凍結(jié)溫度場(chǎng)的發(fā)展要小于主面,在凍結(jié)后期,二者達(dá)到相近水平;增大凍結(jié)管間的夾角,將使凍結(jié)壁厚度降低,平均

4、溫度升高,凍結(jié)壁的環(huán)向凍結(jié)范圍增大。文章通過(guò)對(duì)凍結(jié)壁厚度、平均溫度以及凍結(jié)壁環(huán)向發(fā)展寬度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行擬合,得出擬合公式,并進(jìn)行求導(dǎo),得出發(fā)散布孔條件下凍結(jié)溫度場(chǎng)的發(fā)展速度公式。
　　將數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果與模型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比較,得出二者所得的溫度場(chǎng)分布規(guī)律一致,但實(shí)驗(yàn)測(cè)值要小于數(shù)值模擬的數(shù)值,且在凍結(jié)管區(qū)域,數(shù)值模擬更能細(xì)致地反映出溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。
　　綜上所述,發(fā)散布孔條件下,各因素對(duì)其溫度場(chǎng)具有不同程度的影響,