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地下水作用下人工地层冻结过程中“群管效应”的影响规律研究
1
作者
苗思伟
王彬
+2 位作者
赵宗
张子浩
梁秀玲
《建井技术》
2025年第1期59-71,共13页
为探究地下水渗流作用下不同布管方式的冻结温度场时空演化规律,基于多孔介质传热和渗流理论,构建不同布管方式下的渗流数值计算模型,对不同流速条件下的人工地层冻结过程中“群管效应”触发机制进行数值模拟研究。结果表明:当地下水流...
为探究地下水渗流作用下不同布管方式的冻结温度场时空演化规律,基于多孔介质传热和渗流理论,构建不同布管方式下的渗流数值计算模型,对不同流速条件下的人工地层冻结过程中“群管效应”触发机制进行数值模拟研究。结果表明:当地下水流速为0 m/d和5 m/d时,双管冻结壁交圈时间分别为93、273 h,而流速继续增大则导致冻结壁无法交圈。在不同地下水流速条件下,各工况冻结帷幕向下游扩展面积随着流速的增大逐渐减小,表明水流对流传热作用增强导致冻结锋面扩展速率减慢。当冻结时间达到400 h时,在渗流速度为0、5、7、9 m/d作用下四管冻结帷幕向下游的扩展距离分别为783、765、745、730 mm。相比三管工况一和工况二分别增大8.90%、17.32%、19.83%、20.01%和20.17%、26.14%、27.11%、29.86%。对冻结过程分析发现,增大地下水流速,会推迟交圈时间,但通过合理配置冻结管数量和布局,可以触发多管协同作用而产生的“群管效应”,该效应会加快冻结锋面的扩展速度,缩短冻结壁交圈时间,更加高效地实现冻结目标,提高工程的安全性和稳定性。
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关键词
人工地层冻结
群管效应
地下水流速
冻结温度场
触发机制
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职称材料
定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解
被引量：
7
2
作者
王彬
荣传新
程桦
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2022年第4期76-87,共12页
受水流对流传热及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的3管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进...
受水流对流传热及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的3管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化;基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解,以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式;自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下3管冻结温度场演化规律的模型试验,对公式的合理性进行验证。结果表明:关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证;冻结帷幕的交圈时间及非对称系数随着流速的增加急剧增大;当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够对渗流场作用下人工冻结温度场进行较为准确的数学描述,为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。
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关键词
人工地层冻结
渗流
冻结温度场
解析解
相似模型试验
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职称材料
富水砂卵石地层冻结壁缺口致因及弥合技术研究
被引量：
2
3
作者
程桦
王彬
+2 位作者
赵久良
姚直书
荣传新
《煤炭工程》
北大核心
2021年第10期1-8,共8页
针对里必矿副井冻结中冻结壁无法按时交圈的问题,综合测温数据及矿区水文地质情况,判断出冻结壁在砂卵石层冻结孔处的"缺口"位置,并对砂卵石层冻结温度场的演化规律进行了数值计算。通过对比冻结壁轮廓和测温孔数据,判断出该...
针对里必矿副井冻结中冻结壁无法按时交圈的问题,综合测温数据及矿区水文地质情况,判断出冻结壁在砂卵石层冻结孔处的"缺口"位置,并对砂卵石层冻结温度场的演化规律进行了数值计算。通过对比冻结壁轮廓和测温孔数据,判断出该层位地下水流速达9m/d,原方案的冻结壁交圈时间远超预计工期。基于降低地下水流速、减少冷量损失、加强局部冻结的技术原理,提出了"控""注""冻"相结合的冻结壁弥合技术;依据冻结壁发展情况,并考虑地下水流速、流向的影响,确定了注浆孔、加强冻结孔的位置和数量,通过数值计算对冻结壁缺口的弥合过程进行了预测。工程实施结果表明:里必矿副井在完成冻结壁弥合施工21d(预测17d)后,水文孔开始冒水,冻结壁温度场发育恢复正常,确保了井筒施工安全顺利完成。
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关键词
砂卵石地层
冻结壁
地下水流速
涌水缺口
弥合技术
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职称材料
题名
地下水作用下人工地层冻结过程中“群管效应”的影响规律研究
1
作者
苗思伟
王彬
赵宗
张子浩
梁秀玲
机构
安徽理工大学土木建筑学院
中煤矿山建设集团有限责任公司博士后科研工作站
安徽理工大学
矿山
地下工程教育部工程研究中心
出处
《建井技术》
2025年第1期59-71,共13页
基金
国家自然科学基金项目(52378384)
安徽省自然科学基金项目(2308085ME188)
+1 种基金
安徽省博士后科学基金(2022B635)
河南省地下工程与灾害防控重点实验室开放基金(KFKT 2023-06)。
文摘
为探究地下水渗流作用下不同布管方式的冻结温度场时空演化规律,基于多孔介质传热和渗流理论,构建不同布管方式下的渗流数值计算模型,对不同流速条件下的人工地层冻结过程中“群管效应”触发机制进行数值模拟研究。结果表明:当地下水流速为0 m/d和5 m/d时,双管冻结壁交圈时间分别为93、273 h,而流速继续增大则导致冻结壁无法交圈。在不同地下水流速条件下,各工况冻结帷幕向下游扩展面积随着流速的增大逐渐减小,表明水流对流传热作用增强导致冻结锋面扩展速率减慢。当冻结时间达到400 h时,在渗流速度为0、5、7、9 m/d作用下四管冻结帷幕向下游的扩展距离分别为783、765、745、730 mm。相比三管工况一和工况二分别增大8.90%、17.32%、19.83%、20.01%和20.17%、26.14%、27.11%、29.86%。对冻结过程分析发现,增大地下水流速,会推迟交圈时间,但通过合理配置冻结管数量和布局,可以触发多管协同作用而产生的“群管效应”,该效应会加快冻结锋面的扩展速度,缩短冻结壁交圈时间,更加高效地实现冻结目标,提高工程的安全性和稳定性。
关键词
人工地层冻结
群管效应
地下水流速
冻结温度场
触发机制
Keywords
freezing of artificial strata
group pipe effect
groundwater flow rate
freezing temperature field
triggering mechanism
分类号
TD265.33 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解
被引量：
7
2
作者
王彬
荣传新
程桦
机构
安徽理工大学土木建筑学院
安徽理工大学
矿山
地下工程教育部工程研究中心
安徽理工大学安全科学与工程
博士后
科研
流动站
中煤矿山建设集团有限责任公司博士后科研工作站
出处
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2022年第4期76-87,共12页
基金
国家自然科学基金项目(51878005)
安徽省自然科学基金项目(2108085QE251)
+3 种基金
中国博士后科学基金项目(2021M703621)
安徽高校自然科学研究重点项目(KJ2021A0425)
安徽理工大学校级项目(自然科学类)(xjzd2020–18)
安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金项目(13200403)。
文摘
受水流对流传热及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的3管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化;基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解,以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式;自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下3管冻结温度场演化规律的模型试验,对公式的合理性进行验证。结果表明:关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证;冻结帷幕的交圈时间及非对称系数随着流速的增加急剧增大;当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够对渗流场作用下人工冻结温度场进行较为准确的数学描述,为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。
关键词
人工地层冻结
渗流
冻结温度场
解析解
相似模型试验
Keywords
artificial ground freezing
seepage
freezing temperature
analytical solution
similar model test
分类号
TD265 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
富水砂卵石地层冻结壁缺口致因及弥合技术研究
被引量：
2
3
作者
程桦
王彬
赵久良
姚直书
荣传新
机构
安徽理工大学土木建筑学院
安徽理工大学安全科学与工程
博士后
科研
流动站
中煤矿山建设集团有限责任公司博士后科研工作站
中煤
华晋
集团
里必煤矿
出处
《煤炭工程》
北大核心
2021年第10期1-8,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51878005,51874005)
安徽省科技重大专项资助项目(202003c08020007)
安徽省自然科学基金资助项目(2108085QE251)。
文摘
针对里必矿副井冻结中冻结壁无法按时交圈的问题,综合测温数据及矿区水文地质情况,判断出冻结壁在砂卵石层冻结孔处的"缺口"位置,并对砂卵石层冻结温度场的演化规律进行了数值计算。通过对比冻结壁轮廓和测温孔数据,判断出该层位地下水流速达9m/d,原方案的冻结壁交圈时间远超预计工期。基于降低地下水流速、减少冷量损失、加强局部冻结的技术原理,提出了"控""注""冻"相结合的冻结壁弥合技术;依据冻结壁发展情况,并考虑地下水流速、流向的影响,确定了注浆孔、加强冻结孔的位置和数量,通过数值计算对冻结壁缺口的弥合过程进行了预测。工程实施结果表明:里必矿副井在完成冻结壁弥合施工21d(预测17d)后,水文孔开始冒水,冻结壁温度场发育恢复正常,确保了井筒施工安全顺利完成。
关键词
砂卵石地层
冻结壁
地下水流速
涌水缺口
弥合技术
Keywords
sand and pebble formation
frozen wall
groundwater velocity
water inrush gap
gap closing technology
分类号
TD265.3 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
地下水作用下人工地层冻结过程中“群管效应”的影响规律研究
苗思伟
王彬
赵宗
张子浩
梁秀玲
《建井技术》
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解
王彬
荣传新
程桦
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2022
7
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
富水砂卵石地层冻结壁缺口致因及弥合技术研究
程桦
王彬
赵久良
姚直书
荣传新
《煤炭工程》
北大核心
2021
2
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职称材料
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