浅论多圈管冻结壁的形成与融化规律研究

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1、安徽理工大学硕士学位论文多圈管冻结壁的形成与融化规律研究姓名：陈军浩申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：汪仁和20100606摘要通过理论分析、现场实测以及模型试验，研究了人工多圈管冻结下冻结壁形成与融化过程中温度场的发展变化规律，为深井冻结方案设计和深井冻结井壁注浆提供依据。以淮南矿区目前在建的冻结法凿井井筒为背景，进行了室内人工三圈管冻结模型试验，获得了冻结壁形成与融化全过程温度场发展变化规律；在顾桥矿南区进风井、潘一东矿副井进行了冻结温度场的实测研究，得出了：模型试验与现场实测所得冻结壁形成与融化过程温度场

2、变化规律一致；不同地层冻结壁的融化先后顺序为：中砂>粉细砂>砂质黏土>黏土；停止冻结初期砂土的回冻速率可达黏土的回冻速率两倍左右，后期两者速率相当；在冻结壁融化外边缘向内收缩移动时，径向位置土体温度呈现有规律的二次抛物线分布等特征。探讨了冻结壁回冻过程中的平均温度与区域冷量百分比和冻结时间之间的关系；确定了冻结壁融化与冻结时间比及其影响因素间的关系，为冻结井壁注浆最佳时间的确定提供依据。通过对室内黏土多圈管冻结温度场模型试验和现场不同土性、不同深度测点温度场的实测结果表明，冻结壁融化时间大于冻结时间，二者比值砂土介于1

3、．15～1．50之间，黏土介于1．35～1．60之间。本文研究属于国家“十一五”支撑计划子课题——“深井冻结壁融化规律与井壁优化注浆研究”内容之一，课题研究成果在淮南矿区冻结井筒得到充分验证，获得了良好的社会经济效益。图64表30参71关键词：多圈管冻结壁；温度场；模型试验；现场实测；融冻时间比分类号：(TU92)；AbstractThroughthetheoreticalanalys，fieldmeasurementandlaboratorymodeltest，thepaperstudiedthedevelopmen

4、tlawoftemperaturefieldintheformationandmeltingprocessoffrozenwallunderartificialmulti—tube，andprovidedevidenceforthedesignofdeepwellfreezingschemeandthegroutingofthefreezingwall．OnthebasisofcurrentconstructionoffreezingshaftsinkinginHuainanminingarea，thepaperper

5、formedlaboratorymodeltestwiththree—circle-freezing-tube，gotthewholedevelopmentlawoftemperaturefieldincludedformationandmeltingprocessinthefrozenwall：filedmeasuredthefrozenwalltemperatureintheintakewindshaftofGuqiaocoalsouthregionandauxiliaryshaftofPanyidongcoalm

6、ine．Obtainedthelawoffrozenwallformationandmeltinggotinthemodeltestisconsistentwiththelawgotinthefiledmeasured，andthemeltingsequenceofdifferentlayeris：mediumsand>finesand>sandyclay>clay．Intheinitialmeltingstage，thesandy’Smeltingratecouldbetwiceofclay’S，butinthela

7、terstablestagethetwoarequiteclosely；inthemeltingstage，theradialsoiltemperatureshowedaregulardistributionofquadrmicparabolacharacteristicswhentheouteredgeoffrozenwallshrinkinward．Thepaperinvestigatedtherelationsamongtheaveragetemperature、coolingcapacityrateandfre

8、ezingtimeinthefrozenwallformationandmeltingprocess，andprovidedevidenceforthedetermineofthebestgroutingtimetothefreezingwall．Combinedthefrozenwalltemperatureofthemodel