冻土的热参数与土冻结过程的热力耦合分析

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1、分类号：学号：12102081401008硕士学位论文MASTER'SDISSERTATION学科专业：岩土工程研究方向：土与地下结构的相互作用作者姓名：王彦洋指导教师：李顺群教授2015年06月12日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津城建大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者

2、签名：签字日期：•年〈月力日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津城建大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津城建大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(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：导师签名：签字日期：別乂年‘月乂日签字日期：和丨,年Z月V日冻土的热参数与土冻结过程的热力耦合分析Theanalysisofthermalparametersforfroz

3、ensoilandcoupledthermal-stressfortheprocessofsoilfreezing学科专业：岩土工程研究生：王彦洋指导教师：李顺群教授天津城建大学土木工程学院二〇一五年五月中文摘要地铁联络通道位置的特殊性及施工条件的复杂性，对施工的安全性、经济性提出了挑战。目前大多采用冻结法施工地铁联络通道，对温度场发展规律认识的不足容易导致资源、成本的过度浪费或引起工程事故。因此，有必要进行冻结过程中针对温度场演变的分析研究。本文以天津地铁2号线飞机场延长线的联络通道冻结工程为背景，采取温度场相关理论分

4、析、室内土的热物理参数试验、模型槽试验与数值模拟等多种手段相结合的方式，进行联络通道冻结过程的温度场分析。主要的研究内容及成果如下：(1)基于现有的冻土体本构模型，考虑冻土中未冻水的存在，建立新的冻土本构关系并与平衡微分方程、变形协调方程联立，选取合适的初始条件以及边界条件建立冻土体热应力微分方程组。(2)通过室内试验重点分析了冻结温度、导热系数、比热等热参数的影响因素，对其变化规律进行了总结对比，得到了含水量为影响热参数的重要因素这一重要结论。(3)基于傅里叶热传导定律和能量守恒原理，考虑冻结过程中，土体内冷源及冰水相

5、变，推导建立土体冻结过程的热力耦合方程。利用FLAC3d软件通过Fish语句对FLAC3d软件中原有的摩尔-库伦模型参数进行修改，建立新的冻土本构模型分别进行单管冻结、双管冻结、多排管冻结的热力耦合模拟，对比模拟结果与模型槽冻结试验结果，得到冻结温度场发展变化的规律及冻结锋面发展速度、平均温度及冻结壁厚度等温度场描述参数。(4)以天津地铁2号线飞机场延长线联络通道冻结工程为背景，建立直墙圆拱形热力耦合模型。将计算结果与工程实测结果进行对比，验证了模型的合理性，得到直墙圆拱形冻结温度场的发展规律及冻结温度场的相关参数。关键

6、词：地铁联络通道；冻结帷幕；温度场；数值模拟；热力耦合IABSTRACTItwasahugechallengetowardsthesubwayconnectionpassagetoconstructsafelyandeconomically,becauseit'sparticularpositionandsophisticateexecutionconditions.Currently,freezingmethodwasmostlyadoptedtotheconstructionofsubwayconnectionpas

7、sage.Iteasilyresultedinexcessivewasteofresourceorledtoengineeringaccidentthattheinsufficientknowledgeoflawofdevelopmenttowardstemperaturefield.So,itisnecessarytoexpandanalysisandstudytowardstheevolutionofthetemperaturefieldintheprocessofsoilfreezing.Thepaperwasse

8、tinthefreezingengineeringoftheconnectionpassageinaerotrackelongationofTianjinmetroline2.Avarietyofmeanswasadoptedtoexpandtheanalysisofartificialfreezingtempera