›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (4): 971-975.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

季节冻土地区人工冻土墙的冻结特性研究

吉植强,徐学燕   

  1. 哈尔滨工业大学 土木工程学院,哈尔滨 150090
  • 收稿日期:2008-05-30 出版日期:2009-04-10 发布日期:2011-01-30
  • 作者简介:吉植强,男,1980年生,博士研究生,主要从事冻土工程研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 40571032)资助。

Thermal analysis of artificially frozen wall in seasonal frozen area

JI Zhi-qiang,XU Xue-yan   

  1. School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China
  • Received:2008-05-30 Online:2009-04-10 Published:2011-01-30

摘要:

季节冻土层中的地温呈非线性分布,改变了冻土墙形成时的初始温度条件以及形成后的结构形式。有季节冻土条件下形成深6 m、厚1.4 m的冻土墙较无季节冻土的情况可减少冻结时间15 d,减少冷能消耗60 %,经济上有极大优势。通过数值模拟,得到了能量消耗与时间关系曲线、冻结管热流密度与深度关系曲线、冻土墙的厚度与时间关系曲线、冻土墙的厚度与深度关系曲线等,可见季节冻土层的存在显著提高了冻土墙的厚度发展速度,减少了冻结时间,降低了冷能消耗。模拟了49种工况,对冻结管直径、冻结管间距、冻结时间、冻土墙平均温度、冻土墙厚度等数据进行了非线性回归分析,得到冻土墙厚度与时间成对数函数关系、平均温度与时间成反比例关系的相关表达式,为人工冻结技术的合理运用和推广提供了理论依据。

关键词: 人工冻土墙, 非线性地温, 季节冻土层, 人工冻结法

Abstract:

The existence of the seasonal frozen soil layer provides a favorable environment for the formation of the artificially frozen wall; also it changes the wall’s configuration. To investigate the impact of the seasonal frozen soil layer on the formation of the frozen wall, 49 work conditions were simulat. The results show that to form a frozen wall which is 6 m depth and 1.4 m thichness in seasonal frozen area, the construction time can be reduced by 15 days and the consumption of energy can be reduced to 60 %. It has a significant economical predominance to form a frozen wall in frozen area. Seasonal frozen soil layer improved the expanding velocity of the frozen wall; reduced the consumption of energy and improved the wall’s capacity to bear loads. Finally a nonlinear regression model to estimate the thickness and even temperature of the frozen wall is established. The results of present work provide a theoretical support and guide for the application of artificial ground freezing method in cold regions.

Key words: artificially frozen wall, nonlinear ground temperature, seasonal frozen soil layer, ground freezing

中图分类号: 

  • TU 445
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