基于季节冻土环境中人工冻土墙温度场与变形性能研究

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1、哈尔滨工业大学硕士学位论文季节冻土环境中人工冻土墙温度场与变形性能研究姓名：吉植强申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：徐学燕20050601哈尔滨T业大学工学硕士学位论文摘要本文结合寒冷地区季节冻土层厚度大、强度较高的实际情况，根据人工冻结法在基坑支护技术中的发展现状，建立季节冻土层与人工冻土墙相互作用下冻土墙的破坏模式，对季节冻土层的贡献给出合理评价，为完善人工冻结法在基坑支护中的应用提供理论依据。本文根据二维热传导方程，建立了冻结管冻结土体的传热数学模型，推导出冻结过程中土中温度分布的基本规律，冻结过程中存在冻结平缓和冻结剧烈两个阶段。建立了根据温度场分布情况对冻土墙进行分层的计

2、算模式。通过改变冻结管的间距，分析温度场的发展规律，得出在相同冻结时间时，增大冻结管间距能够增加冻土墙的厚度，但导致冻土墙内温度升高，影响到冻土墙的形成速度和时间，冻结管1～1．5m的间距时有利于冻土墙的形成。提出不同冻结时间、相同冻结管间距时，冻土墙初期主要表现为厚度增长，温度下降缓慢，然后进入一个温度强化阶段，墙体主要表现为温度下降，厚度增长缓慢。在分层模式的基础上，建立了季节冻土、人工冻土和未冻土三元结构相互作用下冻土墙支护基坑二维平面有限元计算模型，在不同冻结时间、不同冻土墙厚度、不同温度分布时，对冻土墙变形进行了研究，得出对厚度和刚度很大的冻土墙，变形以刚体转动为主，冻结管挠度对

3、墙体破坏的影响远小于墙顶位移发展对其影响。通过考虑季节冻土层作用和不考虑季节冻土层作用两种情况的对比分析，得出季节冻土层对冻土墙有明显的约束作用，可减小冻土墙最大水平位移，并对减小冻结管挠度有积极作用。关键词季节冻土层；人工冻结法；温度场；冻土墙哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThispaperconsiderstheactualcircumstancethatthethicknessofseasonalfrozensoillayerisdeepanditsintensityishigher,accordingtothedevelopmentofartificialgroun

4、dfreezingintechnologyforretainingandprotectionoffoundationexcavationscurrently,establishesthefailuremodeoffrozenwallwimtheinteraetionbetweenseasonalfrozensoillayerandartificialfrozenwall，givesreasonableestimationtothecontributionofseasonalfrozensoillayer,offerstheoreticalbasistoconsummatetheapplic

5、ationofartificialgroundfreezinginretainingandpmteetionoffoundationpit．Intermofthetwo—dimensionequationofheatconduction，thepaperestablishesthemathematicalmodelofthermaltransmissionoftheartificialfrozensoilbyfreezingpipes，deducingthebasictemperaturedistributionruleoffreezingpipesinsoil，therearetwost

6、ages，i．e．freezinglownessandfreezingacuityinfreezingprocess；furthermore．foundingthecalculationmodelwitlldividingfrozenwallintolayersinthelightofthedistributionoftemperaturefield．Byalteringthespacelengthbetweenthefreezingpipesandanalyzingtheruleofdevelopmentoftemperaturefielditiselicitedthatalthough

7、theaugmentofspacelengthbetweenfreezingpipesCanincreasethethicknessoffrozensoilwallintheSm'Tlefreezingtime，itbringsontheinnertemperature’Srisinginfrozenwall，andtheninfluencestheformingspeedandtimeoffi'ozenwall，iti