局部地层扩孔填充导热材料强化冻结试验

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1、第４２卷第７期煤炭科学技术Ｖｏｌ?４２Ｎｏ?７２０１４年７月ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｌｙ２０１４局部地层扩孔填充导热材料强化冻结试验１１ꎬ２１１１１刘波ꎬ陈玉超ꎬ李东阳ꎬ黄佩格ꎬ黄冕ꎬ王凯强(１?中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院ꎬ北京１０００８３ꎻ２?南阳师范学院土木建筑工程学院ꎬ河南南阳４７３０６１)摘要:针对立井冻结工程中复杂地层存在的导热性能差异大的问题ꎬ为达到对局部地层强化冻结并实现冷能优化的目的ꎬ提出了局部地层扩孔填充导热材料的冻结优化方案ꎮ为验证该方案的冻结优化效果ꎬ对富水砂土进行了单冻结管外覆

2、导热材料的室内冻结试验及对比研究ꎬ得出不同低温盐水流量条件下ꎬ单管上下分段、有无外覆导热材料的冻结温度场分布规律及冻结壁特征ꎮ外覆导热材料冻结管可增加冻结壁厚度２０?３％ꎬ降低平均温度４?５℃ꎬ增大低温盐水流量可明显增加强化冻结效果ꎮ关键词:导热材料ꎻ冻结器ꎻ温度场ꎻ强化冻结ꎻ冷能优化中图分类号:ＴＰ０２８?８ꎻＴＤ２６５?３文献标志码:Ａ文章编号:０２５３－２３３６(２０１４)０７－０００５－０５ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｔｈｅＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＦｒｅｅｚｉｎｇｏｎＲｅａｍｉｎｇＢｏｒｅｈｏｌｅＦｉｌｌｅｄｗｉｔｈＨ

3、ｅａｔＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｉｎＬｏｃａｌＳｔｒａｔａ１１ꎬ２１１１１ＬＩＵＢｏꎬＣＨＥＮＹｕ￣ｃｈａｏꎬＬＩＤｏｎｇ￣ｙａｎｇꎬＨＵＡＮＧＰｅｉ￣ｇｅꎬＨＵＡＮＧＭｉａｎꎬＷＡＮＧＫａｉ￣ｑｉａｎｇ(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(Ｂｅｉｊｉｎｇ)ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００８３ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅꎬＮａｎｙａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅ

4、ｒｓｉｔｙꎬＮａｎｙａｎｇ４７３０６１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｇｒｅａｔｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｓｔｒａｔａｉｎｓｈａｆｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｓｗｉｔｈｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｆｒｅｅｚｉｎｇｍｅｔｈｏｄꎬａｆｒｅｅｚｉｎｇｏｐ￣ｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅꎬｗｈｉｃｈｂｏｒｅｈｏｌｅｓｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｉｎｌｏｃａｌｄｉｆｆｉｃｕｌｔ－ｔｏ－ｆｒｅｅｚｅｓｔｒａｔａꎬｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｉｎｔｅｎｓｉｆｙｌｏｃ

5、ａｌｆｒｅｅｚｉｎｇｓｔｒａｔａａｎｄｒｅａｌｉｚｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｃｏｌｄｅｎｅｒｇｙｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖｅｒｉｆｙｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄｆｒｅｅｚｉｎｇｍｅｔｈｏｄꎬａｒｔｉｆｉｃｉａｌｆｒｅｅｚ￣ｉｎｇｔｅｓｔｓｕｓｉｎｇａｓｉｎｇｌｅｆｒｅｅｚｉｎｇｐｉｐｅｃｏｖｅｒｅｄｗｉｔｈｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｆｒｅｅｚｅｗａｔｅｒ－ｒｉｃｈｓａｎｄｙｓｏｉｌｓ.Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａ￣ｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎ

6、ｄｆｒｏｚｅｎｗａｌｌ̓ｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｚｅｎｗａｌｌｓｅｃｔｉｏｎｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｌｏｗｒａｔｅｏｆｃａｌ￣ｃｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅｓｏｌｕｔｉｏｎ.Ｔｈｅｆｒｅｅｚｉｎｇｐｉｐｅｗｉｔｈｉｎｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｂｙ２０.３％ꎬａｎｄｒｅｄｕｃｅａｖｅｒａｇｅｔｅｍ￣ｐｅｒａｔｕｒｅｂｙ４.５℃ｏｆｆｒｏｚｅｎｗａｌｌ.Ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄｆｒｅｅｚｉｎｇｅｆｆｅ

7、ｃｔｃｏｕｌｄｂｅｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｗｈｅｎｃａｌｃｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｌｏｗｓｒａｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌꎻｆｒｅｅｚｉｎｇｐｉｐｅꎻｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄꎻｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄｆｒｅｅｚｉｎｇꎻｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｃｏｌｄｅｎｅｒｇｙｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ他地层可能存在大量的能量浪费并积累了过量的应０引言变能ꎬ是造成局部地层冻结壁变形过大ꎬ甚至冻结管[６]局部地层是指场地冻结地层中局部一个或数个断裂的重要因素之一ꎮ采用理论分析、数

8、值模拟难以或过早冻结交圈并满足设计性能要求的地层ꎮ和模型试验等对冻结壁温度场和冻胀力进行的研冻结法凿井易出现冻结壁强度较低、大量涌水及交究ꎬ仍属于常规冻结条件下的研究ꎬ对局部难冻