周海祚, 刘玲霞, 时卓航, 胡 俊, 李成虎, 夏博洋, 张京京, 王善兴, 姜学军4
冰川冻土.
预出版日期: 2025-08-13
人工地层冻结法施工中,地下水渗流会影响冻结过程中的热传导机制,导致温度场重分布、冻
结壁发育异常及地表冻胀变形加剧等难题,存在工程风险。本文基于 COMSOL Multiphysics 软件建立
数值分析模型,研究人工冻结法施工过程中,不同渗流速度下土体温度与变形场发展规律,分析渗流作
用对冻结壁发育成型及地表冻胀变形的影响,并根据地下水渗流特点,提出不同渗流速度下对应的冻结
管优化布置调控方法。研究表明:地下水渗流作用会引发上下游区域温度梯度差异扩大,上游侧冻结壁
发育受阻,冻结壁呈现非对称形态,导致冻结时间延长,施工完成后地表最大冻胀变形量超过预警值。
根据地下水渗流方向和大小,对冻结管采用非均匀排布方法,通过动态调控冻结管空间密度,显著提升
冷量利用效率,抑制地层冷温迁移,使冻结壁均匀发展,有效缩短冻结周期。优化后的结果表明,高渗流
速度下(v=0. 8 m·d⁻¹)冻结施工完成后,地表最大冻胀量亦可控制在规范预警值之下,有效防止施工区周
边建筑物受到冻胀损害。