单管冻结温度场演变规律分析及试验验证

摘要

为了研究土中水相变(潜热)热传导过程中冻结温度场演变规律,构建了稳定线性冷源作用下单管冻结相变温度场模型,由变量替换法求得冻结温度场随冻结时间演变规律近似解析解,同时利用指数积分函数解析式表达了冻结区和未冻结区的温度场分布,并将理论解析解与冻结槽试验结果进行比对.研究表明:理论与试验结果误差在合理范围内,验证了瞬态冻结温度场分布近似解析解的有效可靠性;单管冻结锋面半径和冻结时间有着平方根关系;冻结温度场在时空维度上服从对数分布,且曲线曲率随冻结时间的增加而逐渐减小.研究成果对认识稳定线性冷源作用下冻结管周围不良地基土温度场演变规律和指导冻结法施工技术有重要意义.