基于热力学的盾构进出洞冻结加固数值模拟研究开题报告

 2023-04-02 07:09:39

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

1选题背景及意义冻结法施工中,需首先在隧道两端开挖工作井再架设盾构设备,历来盾构施工经验表明,盾构进出洞(即工作井)施工是盾构法隧道施工中的关键环节,也是一道风险性较大的工序[1-2]。

尤其是对于软土地质条件,土壤含水丰富,由于地下水的作用施工不当可能会造成洞门涌水涌砂,从而造成经济损失、工期延后、地表沉降等一系列后果,因此支护体系的封水效果则显得更为重要[2]。

人工地层冻结法是利用人工制冷技术,以冷盐水、液氮、干冰等作为介质,将这些制冷剂通过导管送入土中,使待开挖地下空间周围的土体中的水凝结成冰并与土体胶结在一起,形成一个设计好轮廓的冻土墙或密闭的冻土体,以实现增加其强度和稳定性、隔绝地下水的功能。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1 本课题研究内容(1)基于有限元软件COMSOL中的固体流体传热模块,解决冻结管内水流流动传热的技术问题,展示温度场的动态发展规律。

(2)进行盾构机壳体热量与冻结冷量温度场的耦合模拟,分析盾构机壳体散热对冻结效果的影响,设计更加合理的布管方式。

在对土体进行冻结加固的过程中,冻结温度场并不只有冻结冷量这一单一冷源作用,盾构机顶进过程中壳体散热也会形成热扰动影响冻结效果,进而影响冻土帷幕强度。

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