动水作用下竖井单圈孔人工冻结温度场数值仿真

《动水作用下竖井单圈孔人工冻结温度场数值仿真》是一篇关于人工冻结技术在地下水环境中应用的科研论文。该论文主要研究了在地下水流动条件下，竖井单圈孔人工冻结过程中温度场的变化规律，并通过数值仿真的方法对这一过程进行了深入分析。

人工冻结技术是一种常用的地下工程支护手段，广泛应用于矿山、隧道、地铁等工程建设中。其基本原理是通过向地层中注入低温盐水，使周围地层中的水分结冰，从而形成稳定的冻土帷幕，起到加固和隔水的作用。然而，在实际工程中，地下水的存在会对冻结过程产生显著影响，尤其是在动水条件下，水流的运动会导致热量的传递方式发生变化，进而影响温度场的分布。

本论文针对动水作用下的竖井单圈孔人工冻结问题，采用数值模拟的方法，对温度场的变化进行了系统研究。论文首先建立了考虑地下水流动的热传导模型，将流体动力学与热传导理论相结合，构建了一个能够反映实际工况的三维数值模型。模型中考虑了地层的导热系数、含水率、地下水的流速以及冻结管的布置方式等因素，以提高模拟结果的准确性。

在模型建立的基础上，论文通过有限元法对温度场进行了数值计算，并对不同工况下的温度分布进行了对比分析。研究结果表明，在动水条件下，地下水的流动会显著影响冻结壁的形成速度和厚度，使得温度场呈现出非对称性和不均匀性。特别是在水流方向上，冻结壁的扩展速度较快，而在水流相反方向，冻结效果相对较弱。

此外，论文还探讨了冻结时间、冻结液温度、地下水流量等参数对温度场的影响。研究发现，随着冻结时间的增加，冻结壁逐渐扩大，但增长速率逐渐减缓；冻结液温度越低，冻结效果越好，但同时也增加了能耗；地下水流量越大，对温度场的扰动越明显，导致冻结壁的稳定性降低。

通过对数值仿真结果的分析，论文提出了一些优化冻结施工方案的建议。例如，在地下水较强的区域，应适当增加冻结孔的数量或调整冻结孔的布置方式，以增强冻结效果；同时，应根据地下水的流速和方向，合理设计冻结液的注入时间和温度，以提高冻结效率。

本论文的研究成果为人工冻结技术在复杂水文地质条件下的应用提供了理论依据和技术支持。通过数值仿真方法，不仅能够预测温度场的变化趋势，还能为实际工程设计提供科学指导，具有重要的工程实践价值。

总之，《动水作用下竖井单圈孔人工冻结温度场数值仿真》是一篇具有较高学术价值和工程应用意义的论文，其研究成果对于推动人工冻结技术的发展和提升地下工程的安全性具有重要意义。