【摘要】：本文以福州地鐵盾構實例項目始發(fā)為背景,通過對液氮對流傳熱理論深入研究、濱海人工凍土物理力學試驗以及通過ANSYS軟件實現(xiàn)了對盾構左線液氮凍結二維溫度場的數(shù)值模擬,然后將其與實際工程中得到的結果進行比較,研究地層液氮凍結溫度場形成機理。主要結論有:(1)各類土體比熱介于0.78～1.52kJ/(kg.℃)之間;常溫下的土體導熱系數(shù)處于1.005～2.232 W/(m.℃)范圍內(nèi),在低溫下土體導熱系數(shù)會明顯增大,一般處于1.654～2.868 W/(m·℃)范圍內(nèi);不同地層結冰溫度處于-0.90℃～-1.60℃。(2)各個地層凍土的凍脹力處于1.29MPa～1.55MPa范圍內(nèi),凍脹率的范圍是1.23%～1.56%,在我國的凍土凍脹性分類中將土層劃分為弱凍脹土。(3)相關研究證明,凍土的單軸抗壓強度和凍結溫度之間存在明顯的線性相關性,當溫度降低1℃時,凍土強度大約會增大0.112MPa～0.497MPa。因此在實際建設中可以采用降低凍結壁平均溫度的方式來增強凍結壁的承載力。(4)在本次數(shù)值模擬中得到的地鐵工程的凍結時間、平均溫度等結果和實測的真實結果基本一致。將在工程建設中的實測值與數(shù)值模擬的結果進行比較,如果存在較大的差異性,則需要及時進行調(diào)整。(5)此例工程得知液氮積極凍結期第四天,已經(jīng)達到設計凍結壁厚度1.8m,比原設計時間提前3天,由于液氮凍結具有凍結速度快、溫度低和強度高等特點,如果設計更沒有得到優(yōu)化,凍結壁厚度會大于設計厚度,此時容易形成多余的凍脹危害。另外液氮凍結的成本較大,很容易出現(xiàn)能量損失,當前在此方面也缺乏規(guī)范的液氮溫度場模擬方法。本文主要對液氮凍結問題進行了研究,設計了液氮溫度場有限元計算模型,并將模擬計算出的結果與實際工程中的數(shù)據(jù)進行對比,得出模擬數(shù)據(jù)為此類工程提供參考,達到應盡可能的高效利用液氮,節(jié)約能源,提高工程的經(jīng)濟效益。圖[52]表[19]參[70]
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U231.3;U455.43
【圖文】：

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【參考文獻】

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本文編號：2740158