渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场影响的数值模拟
Numerical Simulation on the Effect of Groundwater Salinity on Freezing Temperature Field at the Bottom of Foundation Pit under Seepage Conditions
任继勋 1佳琳 2阳建新 3胡俊 1林小淇 1曾东灵2
作者信息
- 1. 海南大学土木建筑工程学院,海口 570228
- 2. 海南省水文地质工程地质勘察院,海口 570206
- 3. 海南省地质综合勘察设计院,海口 570206
- 折叠
摘要
地下水含盐量不同会影响土体的热力学性质,探究渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响,可为市政地下工程、矿井工程、海底隧道建设等提供科学依据.运用COMSOL水热耦合模块对含盐量不同的地下水基坑坑底冻结温度场发展规律进行研究,通过对比冻结壁的厚度和路径分析得到渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响规律.研究结果表明:当地下水含盐量＞3％时,渗流对基坑坑底冻结帷幕的形成影响较大,相较于上游,下游区域受到的影响更明显;随着地下水含盐量的增加,积极冻结40 d后冻结帷幕温度逐渐升高,降温速率逐渐减慢,形成的冻结帷幕厚度也逐渐变薄,含盐量越高,冻结效果越差,降温速率越慢.
Abstract
Difference in groundwater salinity can impact the thermodynamic properties of soil.Understanding the in-fluence of groundwater salinity on the freezing temperature field at the bottom of foundation pit under seepage condi-tion is crucial for municipal underground engineering,mine engineering,and undersea tunnel construction.In this study,we employed the COMSOL hydrothermal coupling module to investigate the development pattern of the freez-ing temperature field at the bottom of a foundation pit with varying salinity of groundwater.Through thickness com-parison and path analysis of the freezing wall,we determined the effect of groundwater salinity on freezing tempera-ture field:when salinity exceeds 3％,seepage flow significantly affects the formation of the freezing curtain at the pit's bottom,and in particular,the downstream is more affected than the upstream.Furthermore,an increase in salinity leads to a gradual rise in the freezing curtain's temperature after an initial freezing period of 40 days.This increase in salinity is also accompanied by slower cooling rate,thinner freezing curtain,and consequently,poorer freezing effects.
关键词
基坑坑底冻结/水热耦合/渗流场/含盐量/数值模拟Key words
freezing of foundation pit bottom/hydrothermal coupling/seepage field/salt content/numerical simu-lation引用本文复制引用
基金项目
海南省科技厅自然科学基金创新研究团队项目(522CXTD511)
海南省科技厅重点研发计划高新技术方向项目(ZDYF2021GXJS020)
海南省基础与应用基础研究计划(自然科学领域)高层次人才项目(2019RC148)
海南省基础与应用基础研究计划(自然科学领域)高层次人才项目(2019RC351)
海南省自然科学基金青年基金项目(519QN333)
出版年
2024
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