渗流条件下温度梯度对人工冻结壁形成过程的影响作用研究

项目名称： 渗流条件下温度梯度对人工冻结壁形成过程的影响作用研究

项目编号： No.41201070

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 地理学

项目作者： 吉植强

作者单位： 东华理工大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 在渗流土层中进行地下结构施工是人类工程领域面临的重大技术难题，人工冻结技术是解决该问题的有效途径。然而，工程实践中土层渗流速度过大时，冻结壁将很难交圈或者达到设计厚度，人们对渗流冻结过程的水热耦合机理认识不足成为制约该项技术推广应用的主要瓶颈。本项目以渗流冻结土体为研究对象，对水热耦合条件下冻结壁的温度梯度分布特征及其对冻结壁的影响作用进行研究。具体内容包括：理论分析冻结壁中的水热耦合过程、对土体物理参数进行合理假设、数值求解水热耦合方程并分析温度梯度分布特征；通过相似模型试验，分析渗流冻结温度场，构建渗流作用下反映温度梯度影响的冻结壁发展速度定量预测模型。本项目旨在研究温度梯度对渗流冻结的影响作用，揭示渗流作用下冻结壁发展规律，为有效控制人工冻结过程和指导冻结工程设计提供理论支持。

中文关键词： 人工冻结；渗流；温度梯度；模型试验；

英文摘要： Construction of underground works in seepage soil is a major technical problem faced in human engineering, artificial ground freezing(AGF) is an effective way to solve the problem. However, in some engineering practice, soil penetration rate is too large, which prevents the frozen wall to form a continuous structure or to meet the design thickness. Lack of knowledge of hydrothermal coupling of seepage freezing becomes a major bottleneck restricting the AGF technology. This project studies the temperature gradient distribution characteristics and the effects of the temperature gradient in the coupling conditions. It includes: the theoretical analysis of hydrothermal coupling processes, a reasonable simplification of the parameters, the numerical solution of the coupled equations and analyzing of the temperature gradient distribution. Through the similarity model testing, frozen penetration under the effect of the temperature gradient is studied, and forecast model of frozen wall formation is structured. The project aims at studying the relationship between temperature gradient and seepage freezing, reveals the law of the development process of frozen wall and provides guidance for the effective control of artificial ground freezing design.

英文关键词： artificial ground freezing；seepage；temperature gradient；model test；