我國自1955年首次在開灤林西風(fēng)井應(yīng)用人工凍結(jié)法以來,凍結(jié)法作為一種有效穿越深厚表土層以及在松散含水層中開鑿井筒的特殊方法,已經(jīng)在許多煤田得到廣泛應(yīng)用。目前對于超過450m深度的深厚表土層,凍結(jié)壁強度設(shè)計尚缺乏理論指導(dǎo),主要通過現(xiàn)場實測和數(shù)值模擬對凍結(jié)壁進行研究。本文以現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和FLAC3D軟件數(shù)值模擬對比驗證的方式研究凍結(jié)管有無偏斜條件凍結(jié)壁溫度場的形成過程及不同因素對其的影響。研究結(jié)果表明:測溫孔實測值與模擬值隨凍結(jié)時間的變化規(guī)律基本一致,近似呈對數(shù)關(guān)系下降,最終趨于穩(wěn)定,凍結(jié)管偏斜對測溫孔溫度影響較大,排間距減小測溫孔溫度降低,排間距增大測溫孔溫度升高;凍結(jié)壁交圈時間順序為中圈管、外圈管、內(nèi)圈管,數(shù)值模擬未考慮水力場及與外邊界熱量交換等因素的影響,凍結(jié)管無偏斜時凍結(jié)壁交圈時間模擬值略小于實測值,凍結(jié)管偏斜時凍結(jié)壁交圈時間比無偏斜時延長一至兩周,凍結(jié)管偏斜對交圈時間影響較大;凍結(jié)管無偏斜時凍結(jié)壁平均溫度略小于凍結(jié)管偏斜時,差值最大為0.88℃,凍結(jié)管偏斜對凍結(jié)壁平均溫度影響較小;凍結(jié)管無偏斜時凍結(jié)鋒面擴展速度較為一致,凍結(jié)壁形成過程較為規(guī)律,凍結(jié)管偏斜時不同方位凍結(jié)鋒面擴展速度...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 問題的提出及課題研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法和技術(shù)路線
2 工程地質(zhì)概況及室內(nèi)試驗
    2.1 工程地質(zhì)概況
    2.2 室內(nèi)試驗
        2.2.1 常規(guī)土工力學(xué)參數(shù)
        2.2.2 凍土比熱
        2.2.3 凍土導(dǎo)熱系數(shù)
        2.2.4 凍結(jié)溫度
        2.2.5 凍土單軸抗壓強度
3 多圈管凍結(jié)壁設(shè)計及溫度場實測研究
    3.1 凍結(jié)設(shè)計方案
        3.1.1 凍結(jié)技術(shù)基礎(chǔ)參數(shù)
        3.1.2 凍結(jié)孔布置
        3.1.3 測溫孔、水文孔布置
        3.1.4 凍結(jié)壁厚度計算
        3.1.5 凍結(jié)壁平均溫度計算
        3.1.6 凍結(jié)設(shè)計方案布置平面圖
    3.2 現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)
    3.3 凍結(jié)壁監(jiān)測結(jié)果及分析
        3.3.1 凍結(jié)壁溫度場現(xiàn)場監(jiān)測
        3.3.2 測溫孔溫度數(shù)據(jù)
        3.3.3 凍結(jié)壁有效厚度
        3.3.4 井幫溫度
    3.4 本章小結(jié)
4 多圈管凍結(jié)壁溫度場數(shù)值模擬
    4.1 數(shù)值模擬
    4.2 凍結(jié)壁溫度場模擬的理論基礎(chǔ)
    4.3 凍結(jié)管無偏斜凍結(jié)壁溫度場數(shù)值模擬
        4.3.1 凍結(jié)壁溫度場數(shù)值模型
        4.3.2 熱物理力學(xué)參數(shù)
        4.3.3 凍結(jié)管無偏斜數(shù)值計算
        4.3.4 凍結(jié)管無偏斜主界面溫度場
    4.4 凍結(jié)管偏斜凍結(jié)壁溫度場數(shù)值模擬
        4.4.1 凍結(jié)管偏斜數(shù)值計算
        4.4.2 凍結(jié)管偏斜主界面溫度場
    4.5 本章小結(jié)
5 工程實測與數(shù)值模擬結(jié)果分析
    5.1 工程實測與數(shù)值模擬對比分析
        5.1.1 各圈管交圈時間
        5.1.2 測溫孔溫度
        5.1.3 凍結(jié)壁平均溫度
        5.1.4 凍結(jié)壁有效厚度
        5.1.5 井幫溫度
    5.2 土體初始溫度對凍結(jié)溫度場影響
    5.3 鹽水溫度對凍結(jié)溫度場影響
    5.4 導(dǎo)熱系數(shù)對凍結(jié)溫度場影響
    5.5 比熱對凍結(jié)溫度場影響
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介及讀研期間主要科研成果



本文編號：3738684