摘要：为解决冻结斜井明挖段施工过程中,斜井冻结温度场难以准确预测导致开挖时间及速度无法确定的工程难题,以升富煤矿冻结斜井明挖段为研究对象,基于实测地层特性及冻结孔布置参数,采用COMSOL Multiphysics有限元软件,构建三维冻结温度场数值计算模型,对冻结斜井明挖段施工期间温度场的时空演化规律进行数值计算预测分析。计算结果表明:在相同冻结时间条件下,细砂层冻结壁平均温度比中砂层低0.28~2.39℃,细砂层冻结壁有效厚度比中砂层厚0.36~0.59 m。在持续冻结88 d后,明挖段冻结壁平均温度低于-12℃,且不同层位的侧帮冻结壁厚度均能达到4 m以上,底板处的冻结壁厚度均达到5 m以上,满足设计开挖需求。在开挖期间,井帮位置暴露的土体存在“热流侵蚀”现象,但在快速开挖施工的条件下,冻结壁的有效厚度并未减小且冻结壁平均温度仍处于-10℃以下,因此开挖过程中不会发生大范围的冻结壁“软化”现象。基于预测结果,制定了现场开挖方案,由现场实测数据可知,在开挖过程中测点及井帮温度出现轻微波动,但整体温度发展趋势较为稳定,表明施工期间冻结壁是安全稳定的。研究成果可为斜井冻结法凿井的安全施工及优化设计提供参考。

摘要：冻结壁发育不良是联络通道冻结法施工事故的主要诱因之一,而发育完全的冻结壁是联络通道开挖施工的前提和保障,研究冻结温度场的演化规律对联络通道的顺利施工具有重要意义。鉴于此,以福州地铁5号线农林大学站~洪塘路站区间某平面斜交联络通道冻结法施工工程为依托,考虑土层分层情况,对各层土样进行热物理力学性能试验,获取土体的冻结参数;考虑土体的相变过程,采用ABAQUS有限元软件,对联络通道积极冻结期的温度场发展规律进行研究;通过现场实测数据,对该数值模拟方法进行可靠性评价。数值模拟结果表明:随着时间的增加,3个典型剖面冻结壁平均温度分别经历急速降低、缓慢降低和趋于平缓3个阶段。积极冻结45 d后,冻结壁发育良好,平均厚度均大于设计值,平均温度均小于设计值(-13℃)。现场实测数据表明:5个测温孔的数值模拟温度与实测温度基本一致,最大偏差仅为2.4℃。该研究验证了数值模拟方法的准确性,说明了冻结设计方案的可行性,且现场冻结效果显著,产生了较高的社会经济效益。

摘要：为进一步加快冻结施工信息化应用,以北京地铁17号线区间联络通道冻结工程为背景,通过建筑信息模型(building information modeling,BIM)技术对联络通道进行三维可视化设计,建立4D施工进度模型进行实时模拟施工与输出工艺动画;利用有限元软件ABAQUS对冻结温度场进行数值模拟,与现场实测温度对比分析温度场变化规律。结果表明:BIM 4D模拟可以对施工全过程进行动态控制,实现进度计划三维可视化;冻结壁厚度达到设计值以上,验证BIM技术冻结质量控制的可靠性;数值模拟计算温度结果与现场实测温度数据值基于一致,证明数值模拟分析冻结温度场的可行性。

摘要：通过深部高承压水地层冻结法凿井现场实测,获得矿井裂隙岩体各个层位测温孔的温度和盐水去回路干管温度变化规律.结果表明:测温孔实测温度在冻结初期呈线性下降规律;当温度继续降低到岩石的结冰温度以后,降温速率逐步增加;当冻结帷幕达到设计温度时,实测温度变化趋于平缓;外圈管外侧测温孔降温速率最慢,两圈管之间位置的测温孔降温速率最快;位于不同位置不同层位的测温孔降温速率不一致,其中位于92 m深度的卵石层(C1~#测温孔)降温速率为0.54℃·d^(-1),位于209 m深度的砂质泥岩(C3~#测温孔)降温速率为0.9℃·d^(-1);根据实测温度可以预测地层形成冻结帷幕的交圈时间、厚度、平均温度等冻结设计参数.深部裂隙岩体冻结温度实测资料对指导冻结帷幕设计与施工具有重要实践意义.

摘要：多圈管冻结工法已在深厚地层井筒掘砌中广泛应用,但对多圈管冻结温度场需进一步深入研究.以某冻结井筒为原型,对关键层位开展冻结管无偏斜条件下的冻结温度场模型试验、进行冻结管偏斜条件下的温度场数值计算,同时利用温度场信息可视化软件对现场实测结果进行分析.将三种测试手段获得的结果进行比较,得出冻结管偏斜对冻结壁有效厚度影响较小,但对冻结壁平均温度、冻结壁交圈时间影响都很大,且容易在冻结壁内部产生密闭未冻承压水仓,造成冻胀力聚集,对冻结壁整体稳定性及井筒开挖不利.其结果可为多圈管冻结法凿井设计与施工提供参考.

摘要：根据分布式光纤温度监测系统的工作原理,分析其应用于冻结壁温度场监测的可行性,对冻结壁温度场监测系统的组成、监测数据的处理和光缆布设方案进行研究,设计的分布式光纤煤矿井壁冻结温度场监测系统实现了0.5m的连续测温空间分辨率,温度分辨率为0.1℃,并应用于冻结壁温度场的温度监测。与传统的单总线温度传感测温系统的测温数据对比,其具有测量温度值准确、数据量大、系统稳定性高和布设更加方便等优点。

摘要：为了深入研究第四系地层的冻结发展规律,现场实测了西部某矿风井的冻结温度变化,结合-650 m层位砾岩热物理参数,采用ANSYS数值模拟软件分析冻结壁温度场发展规律,得到了冻结壁发展速率等关键技术参数,验证了实测规律。并预测分析了冻结壁厚度、冻结壁平均温度、井帮平均温度、交圈时间等设计参数。此研究对该地区矿井的冻结设计、方案优化和冻结施工具有指导意义。

摘要：为研究冻结法在富水砂卵石地层条件下的适应性以及冻结设计方案的合理性,对成都地铁10号线区间联络通道冻结加固过程进行了数值模拟分析。分析结果表明:积极冻结过程中盐水循环温度、测温孔以及卸压孔各项数据正常;冻结开始后10~35 d是冻结壁成型的主要时期,40 d时冻结壁厚度达到设计要求;各测温孔温度在0~5 d时下降速度快,之后降速减缓,在40 d时各测温孔平均温度降至-10℃。数值模拟结果与现场监测数据吻合较好,表明采用数值模拟方法研究冻结温度场可行,现场的冻结设计方案合理。

摘要：地铁联络通道冻结法施工地层一般为多地层,各地层相变潜热具有差异性,尤其是富水卵砾石层差异较大,目前分析普遍考虑单一地层或极少数地层相变潜热,难以反映真实情况。依托南宁地铁联络通道冻结法施工工程,建立三维瞬态导热模型,并考虑多地层相变潜热,对联络通道的冻结温度场进行探究。结果表明,积极冻结约20 d,冻结圆柱逐渐增加并开始交圈;冻结43.22 d后,冻结帷幕的平均温度下降至-10℃以下。现场温度实测值与数值模拟结果温降趋势基本一致,与模型试验相差较远。

摘要：以兰州地铁2号线联络通道冻结法施工为背景,基于去回路盐水温度和土体温度变化的现场监测数据,分析了冻结温度场的变化规律;运用ABAQUS对冻结加固过程进行了数值模拟,研究了不同温度热力管线对冻结温度场发展规律的影响。结果表明:外侧冻结壁温度场发展速度是影响冻结帷幕达到设计温度的关键;设计冻结壁厚度越大,冻结壁边缘到达0℃的时间越长,冻结壁厚度大于3 m时冻结壁边缘将不能冻结;热力管线温度越高,冻结壁边缘到达0℃时间越长,管线温度150℃时与无管线时相比,时间差达13 d。为了保证冻结效果,应采取保温隔热措施降低热力管线对冻结温度场的影响,并加强管片处和开挖面土体的保温隔热措施。