摘要
人工地层冻结法作为地下工程施工的辅助工法，在井巷、隧道、基坑支护等工程中运用广泛，具有止水性好、冻土性质稳定等优点,而双圈管是冻结法施工中常见的布管方式。目前在冻结法施工最关注的温度场分析领域，获得了双圈管冻结的稳态温度场解析，因此围绕解析解开展应用研究对于冻结法设计施工有重要作用。 本文以上海沿江通通越江隧道工程6个联络通道的冻结法工程为背景，对双圈管冻结解析解的适用性、冻土帷幕厚度和平均温度求解展开研究与讨论，进行了工程实测对比分析。本文主要创新工作如下： ((1)将稳态解析解的结果与瞬态温度场进行对比，分析稳态解析解对瞬态问题的适用性。对比结果显示，在同一边界条件下，解析解与瞬态温度场的计算结果较为吻合，在冻结的后期，冻土边界可以近似看作圆周，符合解析解的模型假设。 ((2)针对工程实际应用，通过测温点的位置调整，提高解析解与瞬态温度场的结果吻合程度。在工程关心的外侧冻土厚度比圈间距在区间(0.8，1.2)，把外侧冻土温度测点的布置在距外圈管0.8倍圈间距，内侧冻土温度测点的布置在距内圈管0.5倍圈间距处，可以较为准确的计算出冻土内外边界。 (3)基于双圈冻结稳态解析解求解双圈管冻结内外冻土边界，考虑到单根冻结管位置小偏斜情况，在冻结的中后期，厚度计算的误差在1%以内。基于单管冻结温度场解析解，构建“单管冻结”和“单管加热”模型，给出了双圈管冻结冻土厚度的直接表达式。 ((4)利用双圈管冻结平均温度计算公式分析冻土帷幕的发展。在冻结的中后期，平均温度计算的误差小于1℃。基于单管冻结温度场解析解，构建“单管冻结”和“单管加热”模型，给出了双圈管冻结平均温度计算式，计算结果与瞬态温度场较为吻合，规律一致。基于等效截面法，给出了平均温度计算简化公式，可以在指定厚度区间得到较为吻合的计算结果。 ((5)对双圈管冻结工程进行实测应用研究，将本文研究的理论应用于上海沿江通道越江隧道联络通道的冻结施工分析。
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