考虑冻结管端部效应的联络通道冻结温度场研究

摘要

冻结法施工地铁联络通道在我国已得到广泛的应用,在施工过程中冻结管相对较短且各部位冻结管角度差异很大,这就导致冻结管端部效应对联络通道冻结温度场的影响不容忽视,目前对联络通道施工中冻结管端部温度场缺乏系统全面的研究。本文采用数值模拟和物理模拟试验相结合的方法对考虑冻结管端部效应的联络通道冻结温度场进行了深入的研究。
　　首先,开展了冻结温度场数值模拟研究。数值计算中,得到了典型参数下冻结温度场的发展规律;考虑了土性、初始地温、冻结管外壁温度、冻结管直径、冻结管间距、冻结管端部距管片的距离、冻结管与管片夹角等因素对冻结温度场的影响,进行单因素、多因素正交试验,分析了不同冻结时间段各因素对温度场影响的大小及其显著性;运用多元回归理论,给出了不同位置处的冻结壁厚度和平均温度以及管片与土体交接处降温系数的无量纲回归公式。
　　其次,根据相似准则,开展了物理模拟试验研究,探索试验条件下冻结管端部与联络通道管片之间土体以及管片与土体交接处冻结温度场的变化规律,并根据变化曲线得出拟合方差。
　　最后,将物理模拟试验结果与数值模拟结果进行对比分析,探讨了两种方法研究温度场的关联性。
　　本文的研究内容可以为今后冻结法施工联络通道的温度场研究及实际工程的冻结设计与施工提供一定的参考。

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变量注释表

1 绪论

1.1问题的提出(Raising the Issue)

1.2国内外研究现状(Present Domestic and International Research Status)

1.3课题研究的意义(Significance of Subject Research)

1.4研究的内容和方法(Contents and Methods)

2 数值模拟研究

2.1有限元的基本理论[55][56]（Fundamental Theory of FEA）

2.2ANSYS有限元程序简介（Introduction of ANSYS）

2.3有限元计算模型(Numerical Simulation Model)

2.4数值模拟计算方案（Schemes of Numerical Model）

2.5数值计算结果分析（Analysis on results of Numerical Simulation）

2.6本章小结（Chapter Summary）

3 物理模拟试验研究

3.1模拟试验原理(Theory of Simulation Experiment)

3.2相似准则与模化设计（Similarity Criterion and Simulation Experiment Design）

3.3模拟试验系统设计（Simulation Experiment System Design）

3.4试验规划与过程（Program and Process of Experiment）

3.5试验结果分析(Analysis of Experiment Results)

3.6本章小结（Chapter Summary）

4 数据综合比较分析

4.1各截面温度场分布规律比较(Comparative analysisof Temperature Field on Every Sections)

4.2冻结壁有效厚度和平均温度比较(Comparative of Freezing Wall Effective Thickness and average Temperature)

4.3管片与土体交接处平均温度比较(Average Temperature Comparaat theJunctionof SegmentandSoil)

4.4本章小结（Chapter Summary）

5 结论与展望

5.1主要结论（Main Conclusions）

5.2研究展望（Research Forecasts）

参考文献

作者简历

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