天津地铁联络通道冻结温度场的演变特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文天津地铁联络通道冻结温度场的演变特性研究论文作者：申芙荣学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：热能工程指导教师：王恩宇职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金项目（No.41472253），天津市建设系统第一批科学技术发展计划（No.2014-8）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofThermalEnergyEngineeringStudyontheEvolutionCharacteristicsofFreezingTemp

2、eratureFieldofSubwayCrossPassageinTianjinbyShenFurongSupervisor:Prof.WangEnyuDecember2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.41472253，thefirstbatchofScienceandTechnologyDevelopmentPlanofConstructionSystemofTianjinCity.No.2014-8.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所

3、取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权用户许可证的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电

4、子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要地下轨道交通建设是解决城市发展的重要手段。天津地铁联络通道建设过程中，目前缺乏相应的冻结法技术规程，设计、施工多借鉴上海地区，在冻结时间和冻结效果上呈现工期长、过度冻结及开挖困难的现象。该背景下急需针对天津地区的地质条件细化相应的冻结参数，达到优化设计，指导施工目的。本文基于天津地铁5、6号线建设，选取有代表性的土层进行多工况大模型箱冻结试验，通过改变冷冻管的布置方式，获得冻结壁的三个特征界面上的温度分布规律，并分析了冷冻管交错方式不同时，冻结壁厚度和平均温度的变化规律。考虑到地下水流动对冻结效

5、果的影响，本文建立了低温渗流条件下的细砂冻结实验台，通过改变冷源温度，对0cm、5cm、20cm三种水位条件下的温度值进行监测，比对分析了渗流对冻结温度场发展特性的影响。并针对大模型箱冻结试验建立数值模型，利用ANSYS软件模拟了不同渗流速度条件下冻结温度场的分布。结果表明：1）对于三个特征面来讲，界面位置处土体温度变化速率最低；冻结4.75天时，轴面上最低温度达-2.5℃，冻结锋面已经发展到18cm，主面上相应值分别为-0.7℃和16cm，而界面上最低温度只为1.5℃，还未发生冻结。冻结管交错布置时，当管间距一定，终孔距离增大10cm，终孔连线上的交圈时间则延长8天，错开区内的平均

6、温度降低缓慢，最后稳定温度由-8.5℃变为-4.5℃；轴向连线越偏离端部位置，温度场的叠加效应越明显。2）渗流方向与冷量传递路径垂直时，随流动强度的增大，上、下游温度分布差异加剧，冷量聚集明显。冷源温度一定时，温度场趋于稳定所需时间随渗流强度的增大而减小。-15℃条件下，冻结锋面发展速度（5，20cm）较0cm水位下降低65.91%、77.27%，而土体平均温度增加1.87℃、2.76℃。-25℃条件下，上述值对应为50.00%、66.67%和0.81℃、1.90℃。3）水平渗流源，ν＜8.64m/d时，冻结壁交圈时间和渗流速度之间的回归函数为：y=0.09557xଶ−1.54221

7、x+9.37958关键字：地铁联络通道，人工冻结，冻结参数，数值模拟，渗流。IABSTRACTTheconstructionofundergroundrailtransitisanimportantmeanstosolvetheproblemofurbandevelopment.subwaycrosspassageconstructsprocessinTianjin,thereisalackoftechnicalspecificationoffreezin