人工冻结过程中温度场的试验研究.pdf

收稿日期“ “ 基金项目国家自然科学基金项目 8 7 A B C2 D 8 8 EFG H ’文献标识码M N O P 7 Q 8 B 9 3 R B 6 S C2 G QP 7 9 B 6 7 T 3 S 8; 2 6 7 A 2 M7 B H 9 3 T 7 U 8 E VM4WV 8 - A G HI各测孔的位置 以及与冻结管之间的关系见图; B G D 图;中 AF AJK为测温孔 图F距地表 G HI处各测点温度随时间的变化曲线 “ F L * , - . 2 3 9 K ’ C D相比较9 它们之间最大的差别在于现场实测 的人工冻土在冻结过程中没有观测到过冷现象究 其原因9主要是因为前者的试验大多是针对冻土小 型试样9并且在试样的各个方向同时施加冷源进行 冻结的B ; D9也即试样是在四周有冷源的情况下9由 试样四周逐渐向中心冻结9冷锋面逐渐在缩小P而 本文中的试验是为了模拟施工现场人工冻结过程 中9冷锋面水平扩展的情况下9试样在水平方向逐 渐被冻结这种工程情况的9也即冷锋面在逐渐扩 大 图;冻结孔及测温孔布置 “ ; Q 2 . 0 2 /2 3 3 - - 6 / 4 / 7I- 4 . * / 1 2 5 - . 图H土的冻结与融化过程曲线 “ H L * , -2 3 0 1 -3 - - 6 / 4 / 70 1 4 8 / 至于对应于过冷现象的过冷温度值9已有研究 表明9该值对于某一种土而言并非常数9而且只有 在天然土层上部逐渐冷却和土中没有冰晶时以及 实验室试验的土样中才能观察到B ; D 上述现象对于采用数值模拟方法来模拟施工 现场人工冻结过程时9具有一定的参考价值 R R 温度与水平距离的关系 不同时刻9试样水平中心各点的温度与距离关 系见图K 9试样的物理性质及颗粒级配分别见表 9 中的S2 小时停止冻结9进入自然解冻期此 时9试样已被全部冻结从第; 小时和第H 小时 的温度分布情况看9土体中的温度分布已近似成线 性第C 小时9整个试样已基本解冻完毕9但试样 F 中国矿业大学学报第F F卷 万方数据 中的温度尚未上升至室温由曲线可见试样中各点的温度已基本趋于一致“ 图不同时刻水平中心各点 可见在开敞系统中土中温度与距离 的关系总体上符合对数分布的规律“但是以冷锋 面为界 “ “ A 温度场的扩展分析 图B是试样垂直轴线上各点在冻结进行至不 同时刻的中试样的物理性质及 颗粒级配分别见表C和表D中的E1 “ C和E1 “ D “其 中 中的各点距离冷源C JF 5“ 图B不同时刻垂直中心各点曲线是在开敞系统下进行人工冻结的情 况“由图可见由于上N下边界受温度边界条件的限 制在试验过程中温度下降得比较缓慢而在试样 中部 可见在人工冻结过程中由于 受到多种温度边界条件的制约其冷锋面是一个不 规则的曲面“ A 结论 C 通过实验数据与现场实测数据的对比证 明了试验数据的可靠性为后续研究工作提供了保 证O D 在人工冻结过程中冷锋面水平扩展时在 土体中没有观测到过冷现象O P 在开敞系统人工冻结过程中没有观测到 温度与冻结时间相对稳定的阶段但是与现场实测 结果具有相同的规律O M 在已冻土体和受冻结影响的土体中的温度 与距离的关系分别近似成线性O J 已冻土体中的温度梯度比受冻结影响的土 体中的大对于不同的土体具体的数值应根据试 验进一步确定“ 下转第M I J页 CQP 第M期王文顺等R人工冻结过程中温度场的试验研究 万方数据 “ “ / A B C 9 D ; E C F . G H8 I . - 3 2 ’ ’ . 2 ’ 0 . J0 0 ’ . , . * , 4 * K 4 F 7 4 , ’ 周朝阳5任达板及基础冲切承载力随混凝土强度 的变化 “ 青海大学学报5 Q Q 5 9 A B 9 D R - 5 H ’ , 9 A BE [ A B ; D 9 5 E ; D C Q 9 W 4 , . ’ 4 1W5O G6 8 - .P [ 59 / H D [ E A B E A B 上接第E 9页A 参考文献B 9 王文顺人工冻结土体冻胀融沉规律的试验研究 1 徐州B中国矿业大学建筑工程学院5 9 王建平5王文顺5史天生人工冻结土体冻胀融沉的模 型试验 “ 中国矿业大学学报5 9 5 [ A BE Q E D E Q C o G“H 5o Go / 5/ - 2 / W J . * . m P . ’ 2 N. , 4 , D E [ Q [ 崔托维奇冻土力学 W 5北京B科学出版社5 9 D E 崔广心厚表土层湿土结冰温度与冻结壁厚度确定的 研究 “ 中国矿业大学学报5 9 ; 5 E A B9 D [ Z 5 E A B 9 D [ C 徐学祖5王家澄5张立新冻土物理学 W 北京B科学 出版社5 Q Q 9 9 9 D 9 9 ; 童长江5管风年土的冻胀与建筑物冻害防治 W 北 京B水利电力出版社5 9 9 9 D 9 5 9 [ D 9 ; 杨平5陈明华5张维敏5等5冻结壁形成及解冻规律 实测研究 “ 冰川冻土5 9 5 A B9 D 9 E n GH 57 - . W p5R - Go W5. , * t K 4 . ’ 3 , 2 , - . ’ N2 G J , - T2 G ’ X . T * * 4 “ “ ’ * Z * 0 2 * G M JZ . 0 ’ M * G M 59 5 A B 9 D 9 E 责任编辑 王玉浚A Q[ 第[期刘文等B非矩形截面柱下混凝土板的冲切强度计算 万方数据