人工冻结

摘要： 为了探究新型管幕冻结法是否能够对河堤进行有效的防渗加固,利用有限元软件基于温度场对新型管幕冻结法在防渗固堤中的应用展开研究,设置4条分析路径,对冻土帷幕的基本情况和各路径的冻结效果特征进行分析。结果表明:冻土帷幕自冻结管处形成后向周围蔓延,从第8天起,0.5 m深度上侧的冻土帷幕发展开始“加速”,相较于另一侧冻土帷幕,其发展更快、强度更高、冻结更密实。冻结完成后,0.5 m深度上侧冻土帷幕均匀密实,坡面上温度最低可降至-25.34°C,各观测点温度均在-24°C以下,最终冻结温度和降温速率均呈现出“M”形特征;堤面最快可在第11天开始冻结,在第14天冻土覆盖整个堤面,土体最终冻结温度与深度之间呈指数函数关系。管幕钢管边界冻结差异较大,最高温点与最低温点温度分别为-24.94°C和-2.89°C,相差约22°C,冻土帷幕最小厚度约0.78 m。所得结果可为将来的相关实际工程提供参考依据。

摘要： 本文以袁大滩煤矿主斜井冻结降水为背景,采用人工冻结法,通过有限元软件COMSOL建立数值计算模型,在保证箱型冻结帷幕强度足够的基础上,采取降低地下水的技术措施,掌握斜井底板下部竖向位移及地表沉降的变化规律。通过实际监测沉降数据得到:降低地下水时,会立即导致地层的竖向位移发生,且沉降值随地层深度的增大而减小;在地下水回灌时,地层的竖向位移会逐渐变小,随时间的推移,其竖向位移沉降值保持稳定。

摘要： 采用室内模型试验,研究地下工程中水渗流对砾石地层人工冻结过程的影响,分析砾石地层的温度场分布特征及冻结壁的形成过程、交圈时间和厚度演化机制。结果表明:人工冻结管的冷量扩散与地下水渗流之间存在显著的耦合效应;无渗流时,人工冻结过程中砾石地层上下游温度场呈现对称分布特征,且冻土圆柱和冻结壁厚度均匀一致;地下水渗流导致砾石地层上下游温度场呈现显著的不对称性,且渗流速率越大,不对称性越明显;冻结壁交圈时间随地下水渗流速率的增加而近似线性增长,渗流速率达到5.00 m·d^(-1)时为无渗流时的3.2倍;由于地下水渗流的"冲蚀"作用,上游冻结壁厚度随渗流速度线性减小,下游冻结壁厚度则线性增大,冻结壁呈现"马鞍"形状。

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。

摘要： 为解决因环境限制而出现的60 m级联络通道冻结设计施工的系列技术难题,以福州地铁2号线紫阳站—五里亭站区间的66 m超长联络通道工程为背景,针对该联络通道关键技术难题,设计采用双集水井结构、减小联络通道尺寸等优化措施。针对60m级冻结施工重难点,提出以下关键技术:1)钻孔时采用高精度测斜仪测定钻孔方位角、合理设置钻进参数等纠偏技术;2)合理设置并优化冻结帷幕尺寸和冻结工期;3)采用2次支护、分区开挖等开挖构筑措施;4)合理设置注浆孔,采用初期跳点、自下而上、少量、多点、多次、均匀循序渐进的方法进行精细化跟踪注浆,控制地面沉降。通过冻结测温和地表沉降等实测数据分析可知,该技术保证了冻结质量,控制了冻胀融沉,顺利完成了超长联络通道的建设施工,对周边环境影响小。

摘要： 为了研究渗流速度在冻结管三角形不同排布方式下对冻结帷幕形成规律的影响,基于建立的水热耦合数值模型,分别对冻结管排布间距L为0.2、0.3、0.4 m进行数值模拟,分析不同间距情况下,渗流速度对冻结帷幕交圈时间和平均温度的影响。结果表明:随着冻结管排布间距L的增大,冻结帷幕的交圈时间持续增加,渗流速度越大,冻结帷幕发展越缓慢,交圈时间变长,且冻结管排布间距L对冻结帷幕交圈时间的影响要大于渗流速度对冻结帷幕交圈时间的影响;随着流速增大,形成的冻结帷幕面积减小;随着流速的增大冻结帷幕的平均温度逐渐升高,0~-16°C范围内的冻结区域面积比例增加,低于-16°C范围内的冻结区域面积比例减小。

摘要： 为探究江西地区典型红黏土层人工冻结条件下冻胀融沉变形、温度场和水分场变化规律,该文采用封闭系统单向冻融试验,对不同冻结冷端温度条件下重塑红黏土试样开展研究,获得冻胀率、融沉系数、冻结温度场和水分场变化规律。试验结果表明,(1)试样在单向冻融过程中,冻胀、融沉位移变化可分为7个阶段;冻胀率、融沉系数随冻结冷端温度的降低逐渐减小,且融沉系数大于冻胀率;冻结冷端温度越低,冻结完成时间越短,且冻结完成时间与冷端温度呈指数相关。(2)土样冻结过程中,试样冷端温度越低,冻结锋面高度越高,冻结锋面高度与冻结时间呈指数关系。(3)试样在封闭系统单向冻融后水分场发生重分布,试样近冷端位置土体含水率略有增大,靠暖端位置含水率减小,冻结冷端温度越高,水分迁移量越大,冷端温度为-5°C时比为-15°C时含水率增加了4.97%。

摘要： 为了解决青藏铁路运营过程中,由于多年冻土地基的升温退化,部分多年冻土区桥梁桩基础承载性能下降,产生有害沉降变形,进而造成桥梁上部结构移位破坏,甚至部分桥梁桩基础在短时间内产生较大的沉降变形这一严重问题。基于当前多年冻土区桥梁桩基础沉降病害快速抢修技术空缺,提出人工冻结技术处置多年冻土区桥梁桩基础沉降病害的新设想,利用数值软件建立冻结管-桩基础三维模型分析该技术的可行性与调控效果,分析冻结参数、场地冻土条件等对冻结效果的影响。研究结果表明:人工冻结法可以快速降低桩周多年冻土温度;同时,冻结96 h可以对桩基地温场起到较好的冷却效果;冻结管至桩的距离对冻结效果的影响最为显著,冻土的含冰量越大,则降温速率越慢。

摘要： 为分析钢管冻土组合结构的受弯过程特点,依托室内试验的研究成果,利用ANSYS软件分析钢管冻土组合结构受弯过程中的承载力变化规律。研究结果表明:1)冻土结构底部布置钢管后形成钢管冻土组合结构的极限承载力较常规无钢管冻土结构可提高52.6%,荷载作用下组合结构截面应力分布呈“分层”现象,其应力计算过程仍满足梁的平截面假定;2)当冻土与钢管之间的剪切应力超过其抗剪强度时,钢管与冻土会发生滑移,但钢管和冻土各自独立承载仍可发挥组合结构的承载能力;3)钢管直径和壁厚的增加,可以提高钢管冻土组合结构的极限承载力;布置在结构截面底部的钢管对提升组合结构的承载力效果明显,其极限承载力较钢管位于截面中心或者顶部位置时提高约30%。

摘要： 目前对于人工冻结法的研究主要集中在地下水渗流对冻结效果的影响,未考虑地下水含盐量的影响,对地下水含盐量对冻结效果的影响机制认识不深入.含盐量将会影响地下水的热力学性质,在近海地层和海底进行临时地层冻结加固时,高含盐量地下水将会影响地层冻结效果.基于热流耦合模型,采用COMSOL多场耦合分析软件对双管冻结条件下高含盐量地下水冻结机理展开研究,重点分析冻结温度场、冻结交圈、冻结管间距对冻结效果的影响.研究表明:当地下水含盐量高于4％时,下游的冻结范围受地下水含盐量增加的影响较大.随着地下水含盐量的增加,冻结前期用时较长,积极冻结阶段用时逐渐缩短;当冻结壁完全交圈并冻结完全时,冻结壁中心位置处温度随地下水含盐量的提高而有所升高;冻结管间距的增加将会放大地下水含盐量对冻结的影响.

摘要： 人工冻结地层的融沉危害一直是工程界十分关注的问题。文章首先从理论上对人工冻结地层融沉控制机理、融沉跟踪注浆机理及过程进行了研究与探讨;再结合具体工程实例。对融沉跟踪注浆参数设计、注浆施工和施工监测进行了介绍。实践证明，跟踪注浆是对解冻后融土进行加固和降低融沉危害的有效方法。在注浆过程中，合理控制注浆压力等参数，采用少量多次的原则以及实施信息化施工能够有效地控制地面变形和保护周边环境。

摘要： 人工冻结工程中，天然岩土变为冻岩土，其物理力学性质会发生显著变化，而矿山凿井冻结工程的冻土力学参数，是冻结壁设计和开挖的依据。据此展开室内试验，研究结果表明：在相同的温度条件下，不同土质的单轴抗压强度差别较大；在载应力作用初期,冻土的强度衰减很快,在设计中必须考虑冻土的长期强度,而不能用瞬时强度代替长期强度。

摘要： 水泥土与人工冻结联合加固法在盾构隧道端头加固中效果明显.本文以南京地铁十号线过江隧道端头联合加固工程为背景,分别进行了水泥土及原状土体冻结温度场和冻胀位移场耦合数值模拟研究,并通过对比实测与数值模拟结果,验证了计算方法的正确性.研究结果表明:冻结管间、冻结管与围护结构间区域降温速度较快,后排冻结管后方受加固体影响,是冻结壁发展最不利部位;冻结管和围护结构的约束作用会抑制周围土体的冻胀,两排冻结管间冻胀位移最大;水泥加固后地层冻胀敏感性明显减弱,地表最大冻胀量为对应原状土的14.3％,1mm以上冻胀量地层在深度方向上为对应原状土的30.6％.研究结果对进一步探索水泥土与人工冻结联合加固工法有指导作用.

摘要： 通过现场实测、数值模拟相结合的方法,本文对人工冻结工法进行江底隧道联络通道施工进行了系统研究.利用大型有限元分析软件ANSYS程序,建立了上海市大连路越江隧道和冻结体及周边土体相互影响的计算模型.通过数值模拟,对大连路越江隧道联络通道冻土体的受力与变形及冻土壁对大连路越江隧道衬砌的影响进行了综合分析,为冻结壁的设计、控制冻结对周围环境及隧道管片的影响等提供了定量依据,验证了冻结施工方案的可靠性,为该工程实践提供了保障.现场实测了冻土冻胀应力、隧道变形随冻结温度的变化过程.通过现场实测,进一步验证了数值模拟所得的应力场、位移场的变化规律.这些工作对今后类似工程的施工起到重要指导作用.

摘要： 针对理论研究和冻结工程的实际需要,首先分析了土体冻结过程中温度、应力、水分场耦合原理,并按照冻土体形成发展过程,其次建立了单一冷源冻结轴对称温度、应力、水分场耦合模型;随后,应用势场叠加原理,将单一冷源情况下的三场耦合问题推广至多冷源情况下的三场耦合;最后给出了一个隧道冻结工程算例,并提出了几点结论和看法.

摘要： 针对理论研究和冻结工程的实际需要,首先分析了土体冻结过程中温度、应力、水分场耦合原理,并按照冻土体形成发展过程,其次建立了单一冷源冻结轴对称温度、应力、水分场耦合模型;随后,应用势场叠加原理,将单一冷源情况下的三场耦合问题推广至多冷源情况下的三场耦合;最后给出了一个隧道冻结工程算例,并提出了几点结论和看法.

摘要： 针对理论研究和冻结工程的实际需要,首先分析了土体冻结过程中温度、应力、水分场耦合原理,并按照冻土体形成发展过程,其次建立了单一冷源冻结轴对称温度、应力、水分场耦合模型;随后,应用势场叠加原理,将单一冷源情况下的三场耦合问题推广至多冷源情况下的三场耦合;最后给出了一个隧道冻结工程算例,并提出了几点结论和看法.

摘要： 针对理论研究和冻结工程的实际需要,首先分析了土体冻结过程中温度、应力、水分场耦合原理,并按照冻土体形成发展过程,其次建立了单一冷源冻结轴对称温度、应力、水分场耦合模型;随后,应用势场叠加原理,将单一冷源情况下的三场耦合问题推广至多冷源情况下的三场耦合;最后给出了一个隧道冻结工程算例,并提出了几点结论和看法.

摘要： 针对理论研究和冻结工程的实际需要,首先分析了土体冻结过程中温度、应力、水分场耦合原理,并按照冻土体形成发展过程,其次建立了单一冷源冻结轴对称温度、应力、水分场耦合模型;随后,应用势场叠加原理,将单一冷源情况下的三场耦合问题推广至多冷源情况下的三场耦合;最后给出了一个隧道冻结工程算例,并提出了几点结论和看法.

摘要： 本发明提供一种无冻结器液氮人工地层冻结方法，属于人工地层冻结技术领域。该方法首先进行施工钻孔，即一次钻孔，然后通过在钻孔内插入液氮注入管，进行钻孔及周边范围地层冻结；一次钻孔孔内泥水及周边地层已成冻结状态后进行二次钻孔施工，形成稳定的孔道，再持续注入液氮冻结地层。在冻土体范围、温度、强度达到设计要求后，停止液氮注入，完成冻结。该方法充分利用液氮的低温、快速冻结的性质，强制冻结地层，为二次钻孔干作业提供条件，二次钻孔后能够在地层中形成天然的液氮热交换空间，液氮直接与土体接触，能够获得更高的换热效率、提高冻结速度。减少了传统冻结器加工、生产、安装环节，节约材料，降低成本，提高施工进度。

摘要： 本发明属于混凝土技术领域，特别涉及一种冻结位置可调的人工地层冻结装置及方法，目的在于提供一种能够在冻结过程中改变有效冻结段的位置的非的等厚动态控制冻结。它包括调整模块和冻结模块，调整模块的调节器为哑铃状，其两端为圆柱形柱塞，柱塞的两端侧面包覆圆筒形气囊，上端柱塞中设有进、出液通道，调节器内的气压通道一端位于上端柱塞的顶面，其另外两端分别与气囊内部连通；气压管路一端通过密封转接头与调节器中的气压管道连接，其另外两端分别通过供气阀、排气阀与气泵和大气连通；冻结模块的冻结管仅一端开口；供液管和回液管的一端分别与冻结站连通，另一端伸入冻结管内，且分别通过密封转接头与进液通道和出液通道连接。

摘要： 本发明涉及一种用于人工地层冻结的冻结器，包括：内部中空且底部呈封闭状态的冻结管，冻结管的顶部设有连接口；自连接口插入冻结管内的导流管，导流管的底部靠近冻结管的底部设置，导流管内形成有与其设置方向相一致的流入通道和流出通道，且流入通道与流出通道相连通，导流管的顶部设有与流入通道相连通的进液口和与流出通道相连通的出液口；填充于冻结管内并包裹导流管的导热介质。本申请避免了现有技术中冻结器在水平地打入土体中时容易造成冻结管上侧土体和冻结管下侧土体冻结不均匀的问题。

摘要： 本发明提供一种无冻结器液氮人工地层冻结方法，属于人工地层冻结技术领域。该方法首先进行施工钻孔，即一次钻孔，然后通过在钻孔内插入液氮注入管，进行钻孔及周边范围地层冻结；一次钻孔孔内泥水及周边地层已成冻结状态后进行二次钻孔施工，形成稳定的孔道，再持续注入液氮冻结地层。在冻土体范围、温度、强度达到设计要求后，停止液氮注入，完成冻结。该方法充分利用液氮的低温、快速冻结的性质，强制冻结地层，为二次钻孔干作业提供条件，二次钻孔后能够在地层中形成天然的液氮热交换空间，液氮直接与土体接触，能够获得更高的换热效率、提高冻结速度。减少了传统冻结器加工、生产、安装环节，节约材料，降低成本，提高施工进度。

摘要： 本发明涉及防止冷冻食品在解冻时发生的褐变。本发明还涉及一种食品冻结方法，它包括将食品冻结的工序(S206～S210)及在上述冻结工序之前，将上述食品的温度上升到使所述食品发生褐变的酶失活的酶失活温度的工序(S201～S205)。

摘要： 本发明公开了一种用于人工地层冻结系统的二氧化碳载冷机组，油分离器依次连接有液冷油冷却器、油过滤器、润滑油泵和开启单级螺杆压缩机；开启单级螺杆压缩机出口与油分离器进气口连接。油分离器连接有水冷冷凝器，水冷冷凝器连接有经济器，经济器连接有冷凝蒸发器，冷凝蒸发器出气口与开启单级螺杆压缩机连接；从冻结管回来的管道连接有二氧化碳贮液器，二氧化碳贮液器出气口与冷凝蒸发器进气口连接，冷凝蒸发器出液口与二氧化碳贮液器回液口连接，二氧化碳贮液器出液口与二氧化碳屏蔽泵连接。本发明机组是一种安全、环保、节能和有效的二氧化碳载冷机组，应用于以二氧化碳作为载冷剂的人工地层冻结系统技术效果更突出。

摘要： 本发明公开了一种基于热管的人工地层冻结装置和方法，包括储能装置、相变装置、散气装置和热管冻结系统，工作原理如下：储能装置用于储存液态冷媒剂；液态冷媒剂从储能装置流入相变装置，并在相变装置中发生相变，成为气态冷媒剂；气态冷媒剂将冷量传输给热管冻结系统，相变装置内部的温度逐渐升高；当相变装置内部的温度升高至不符合冻结要求时，气态冷媒剂通过散气装置排走。本发明用热管代替了循环巨量冷媒剂的传统冻结管，解决了传统冻结管循环冷媒剂泄露风险；研发可控式供冷系统，使得供冷冷媒剂在冻结系统外发生相变，解决了气态冷媒剂在管内相变造成的不稳地温度以及传统冻结法存在的冷量浪费问题，达到了低温下冻土帷幕均匀发展的目的。

摘要： 本发明涉及一种热电制冷人工冻结盾构刀盘，采用热电材料制冷，至少包括用于装设刀具的辐条和刀圈，辐条和刀圈上设置有制冷组件，在刀盘与土面接触的情况下，制冷组件与土面接触并吸收土面的热量在刀盘前方和周向的土层形成能够支撑换刀空间的有效冻结区域。制冷组件包括至少一个固态调温元件和一个散热装置，通过控制固态调温元件通入的电流大小和散热装置的温度以形成有效冻结区域。

摘要： 本发明涉及一种热电制冷人工冻结盾构刀盘，采用热电材料制冷，至少包括用于装设刀具的辐条和刀圈，辐条和刀圈上设置有制冷组件，在刀盘与土面接触的情况下，制冷组件与土面接触并吸收土面的热量在刀盘前方和周向的土层形成能够支撑换刀空间的有效冻结区域。制冷组件包括至少一个固态调温元件和一个散热装置，通过控制固态调温元件通入的电流大小和散热装置的温度以形成有效冻结区域。

摘要： 本实用新型公开了一种用于人工地层冻结室内模型试验的冻结管，包括制冷盐水进出口、制冷内管和制冷外管，制冷盐水进出口包括转接件和异径三通件，异径三通件主管道两端分别连接转接件和制冷外管，制冷内管套设于制冷外管内并与转接件连接。装置各组成部件间通过螺纹连接来保证装置的密封性，整体选用不锈钢材质，可削弱制冷盐水对冻结管内壁的腐蚀，延长装置的使用寿命，同时该材质的高导热性，可达到高效的制冷效果。本实用新型充分模拟人工冻结地层施工中使用的冻结管，在达到良好制冷效果的同时兼具实用性能，可为人工冻结法的室内模型试验提供便利。