文档名：基于冻结器温升公式的单排管温度场求解方法
摘要：为了解决传统地铁联络通道冻结法施工中对于全加固区域温度场求解精度不足的问题,实现以冻结器自身温度信号进行所形成温度场求解,达到对冻结温度场全域进行精准求解的目的.从单根冻结管停冻后冷媒温度回升速率与冻结壁厚度的相互关系出发,建立更加符合地铁联络通道冻结工程特点的单排冻结孔温度场计算模型,提出了5个关键参数:冷媒温升速率V、冻结壁厚度计算系数ηA和ηB以及冻结壁厚度修订系数n1和n2的确定方法.并指出冷媒温升速率宜采用停冻后4h的冷媒温度平均回升速率,冻结壁计算系数和厚度修订系数应采用数值计算或经验数据进行确定.进而提出了新温度场求解方法的适用范围、求解流程.后续利用北京某联络通道冻结工程开展新温度场求解方法的可靠性验证.通过将该联络通道侧墙区域温度场的求解结果和实测地层数据进行对比可知,新的温度场求解方法所得温度与测温孔实测温度差值分别为0.43℃和0.52℃,远低于控制指标1.0℃.同时,新求解方法所得冻结壁厚度与开挖后实测冻结壁厚度误差为8～10cm,误差精度约为6%,符合工程精度要求.此外基于计算结果和现场分析,指出了计算误差主要是由于地层热物理参数测试精度不足、钻孔偏斜以及冻结管自身结构简化三方面造成的.同时根据既有研究成果,给出了我国多个城市(如上海、常州、苏州)典型地层的冻结壁厚度计算系数.本研究为新型温度场计算方法的落地实施和开展基于冻结器自身温度数据进行全域温度场求解提供了理论支撑,同时避免了传统"以点带面"式求解方法带来的非测温孔区域温度误差.
Abstract：Tosolvetheproblemofthecalculationinsufficientaccuracyintraditionalanalyticalsolutionfortheartificialgroundfreezingtemperaturefieldofthewholefreezingareainthemetrocrosspassage.Atthesametime,itestablishedtheanalyticalsolutionbythefreezer'stemperaturedata.Moreover,realizetheaccuratesolutionofthewholeareatemperaturefield.Thecalculationmodelforthefreezingtemperaturefieldofasinglerowfreezingpipefittertothetemperaturedistributioncharacteristicsofthemetercrosspassageartificialgroundfreezingprojectwasestablishedbasedontherelationshipbetweentherateoftemperatureriseoftherefrigerantafterstoppingfreezinginthefreezingpipeandthethicknessofthefrozencurtaingeneratedbythesamefreezingpipe.Thenfivecriticalparametersinthenewmethodwereproposed.TheyaretherefrigeranttemperatureriserateV,thecalculationcoefficientofthefrozencurtainthicknessηAandηB,andfrozencurtainthicknessrevisionfactorsn1andn2.Whilethemethodstodeterminetheseparametersweregiven.Amongthem,therefrigeranttemperatureriserateVshouldusetheaveragetemperatureriserateoftherefrigerantatfourhoursafterstoppingfreezing.Furthermore,thecalculationcoefficientofthefrozencurtainηAandηB,thefrozencurtainthicknessrevisionfactorsn1andn2couldbedeterminedbynumericalcalculationorempiricaldata.Furthermore,thenewtemperaturemethodappliedscopeandsolutionprocesswasproposed.Intheend,thereliabilityverificationofthenewtemperaturefieldsolutionmethodwascarriedoutthroughacrosspassagefreezingprojectinBeijing.Bycomparingthesolutionresultsofthesidewalltemperaturefieldofthecrosspassagewiththemeasuredtemperaturedata,itcanbeseenthatthetemperatureobtainedbythenewtemperaturefieldsolutionmethodandthemeasuredtemperaturedifferenceofthetemperaturemeasurementpipewas0.43℃and0.52℃,respectively,whicharefarlowerthanthecontrolindexof1.0℃.Atthesametime,thedeviationofthecalculatedfrozencurtainthicknessobtainedbythenewsolutionmethodandthemeasuredfrozencurtainthicknessafterexcavationis8～10cm,withadeviationaccuracyofabout6%,whichalsomeetstheengineeringaccuracyrequirementsincrosspassagebytheartificialgroundfreezingmethod.Inaddition,basedonthecalculationresultsandfieldanalysis,itispointedoutthatthemaincalculationdeviationiscausedbyinsufficientaccuracyofthethermalphysicalparametersofthesoil,drillingdeviationoffreezingpipe,andsimplificationoffreezingpipestructureinthecalculation.Furthermore,basedonexistingresearchresults,thefrozencurtainthicknesscalculationcoefficientfortypicalformationsinmultiplecitiesofChinaisgiven(suchasShanghai,Changzhou,andSuzhou).Thisstudycanprovidethetheoreticalsupportforimplementingofthenewtemperaturefieldcalculationmethodandthewholeareatemperaturefieldsolutionbasedonthefreezingpipe'sself-temperaturedata.Whiletheuseofnewcalculationmethodcaneffectiveavoidthetemperaturedeviationcalculatedbytraditionalanalyticalsolution'sfurtherestimateresultontheareawithoutanytemperaturemeasurementpipes.
作者：张松 周晓敏 张基伟 孙钦帅 刘勇 马文著 徐宏毅 Author：ZHANGSong ZHOUXiaomin ZHANGJiwei SUNQinshuai LIUYong MAWenzhu XUHongyi
作者单位：北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;石家庄铁道大学土木工程学院,河北石家庄050043北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083北京北咨工程项目管理咨询有限公司,北京100025
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(3)
分类号：TU443
关键词：人工冻结法 全域温度场 精准求解 计算流程 联络通道
Keywords：artificialgroundfreezing wholeareatemperaturefield precisesolution processofcalculation crosspassage
机标分类号：TK264.1+1TH132.41TD265.3
在线出版日期：2024年4月12日
基金项目：国家自然科学基金基于冻结器温升公式的单排管温度场求解方法[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(3)张松 周晓敏 张基伟 孙钦帅 刘勇 马文著 徐宏毅为了解决传统地铁联络通道冻结法施工中对于全加固区域温度场求解精度不足的问题,实现以冻结器自身温度信号进行所形成温度场求解,达到对冻结温度场全域进行精准求解的目的.从单根冻结管停冻后冷媒温度回升速率与冻结壁...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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