含盐土层人工冻土帷幕计算方法研究

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1、摘要本文依托上海长江隧道工程，进行了含盐地区系列人工冻土试验以确定含盐量对人工冻土基本性质的影响规律，同时建立了含盐量影响下人工冻土帷幕温度场分布模型并推演了其主要设计控制参数的计算公式。通过系列人工冻土室内试验，研究总结了长江口地区河床土层含盐量分布规律，以及上海长江隧道所在土层的基本冻土物理力学、热工学性质；分析了含盐量影响下土层上述冻土性质的变化规律，为含盐地区人工冻土帷幕的设计计算方法等研究奠定了基础。含盐量对人工冻土温度场计算的影响主要在于对边界温度值的确定，含盐量越大，土层实际冻结温度，亦即温度场边界温度值越低。本文在前苏联学者关于人工冻结温度场的若干经典解析解，如特鲁巴克单管和

2、单排管解、巴霍尔金单排和双排管解等基础上，推导出了全面反映确定温度场下冻结壁厚度与土层冻结温度之间关系的修正解。数值分析结果揭示了冻结壁厚度随土层冻结温度的降低而减小的规律，同时说明了土层冻结温度对冻结壁厚度的确定是不容忽视的。同时，还详细讨论了在考虑土层实际冻结温度的条件下，人工冻土帷幕主要设计参数(如特征面温度、平均温度、厚度等)的计算方法。同时通过算例及实测数据分析，将修正模型与传统方法的结果进行比较，得出随着土层冻结温度的降低，冻土帷幕平均温度降低，厚度减小，传统解计算结果偏于不安全，修正模型能更好指导工程实际。关键词：人工地层冻结法，含盐量，冻土性质，冻结温度，温度场分布模型，设计

3、参数ABSTRACTReliedonShanghaiChangjiangRiverTunnelProject，seriesexperimentshavebeenconductedonartificialfrozensoil，aimedatascertainingtheimpactofsaltcontentonbasicpropertiesofartificialfrozensoilinsalinestrata．Meanwhile，thecalculationmodelofartificial．．ground--frozentemperaturefieldconsideringtheinflu

4、enceofthesaltcontentwasalsoestablished，includingtheformulaofmajordesignparametersofartificialfreezingwall．Byseriesexperiments，thedistributionregularityofsaltcontent,con'Inlonphysicalandthermalpropertiesofartificialfrozensoilinriverbedstrataofestuaryareaweresummarized．Thecharactersofinfluenceofthesa

5、ltcontentonthepropertiesmentionedabovealsowereclassified．Thisresearchprovidesfoundationtothefollowingstudyonthecalculationmethodsofartificialfreezingwallinsalinestrata．Themajorimpactofsaltcontentonthecalculationofartificial·-ground··frozentemperaturefieldistheascertainingonboundarytemperature．Assal

6、inityofstratagrows，thefreezingpointofstrata，scilicettheboundarytemperatureoftemperaturefieldbecomeslower．Basedonmodificationofsomeclassicalanalyticsolutionsoftheartificial．ground．frozentemperaturefield，suchasthesolutionsforsingle—pipefreezing，single-row—pipefreezingandthedouble-row—pipefreezing，pre

7、sentedbytheformerUSSRscholarsTrupakandBakholdin,modifiedsolutionswhichfullydescribetherelationshipbetweenthefrozenwallthicknessandthesoilfreezingpointwerededuced．NumericalanalysisResultsshowthelawthatfrozen