渗流作用下富水砂层椭圆形冻结管冻结发展规律研究

摘要

为探究椭圆形冻结管在地层中的土体冻结发展规律及其影响机制,基于温度场和渗流场耦合基本理论,建立不同截面形状椭圆形冻结单管和双管土体冻结发展的多场耦合数值模型,模拟研究了不同冻结条件下土体冻结温度场、冻结壁厚度和冻结壁交圈时间的分布规律。结果表明:椭圆形冻结管有利于管内与周围水土进行冷量交换,有效提高冷量的热力扩散效应,使得椭圆形冻结管土体的冻结区域面积大于圆形冻结管;随着椭圆形冻结管长、短轴长度比值n的增大,土体冻结区域面积相应地增加;在地下水渗流影响下,椭圆形冻结管单管土体冻结壁发展速度快于圆形冻结管,冻结完成时椭圆形冻结管土体的冻结壁厚于圆形冻结管;在双管冻结过程中,椭圆形冻结管土体冻结壁交圈时间和冻结完成时间均远远小于圆形冻结管,说明椭圆形冻结管相比于圆形冻结管可以提高人工冻结效率,节省冻结成本。