煤田地质与勘探

作者：吴雨薇, 胡俊, 王志鑫, 曾东灵, 汪树成,

关键词：水下冻结板, 人工冻结, 温度场, 数值模拟,

为研究水下清淤人工冻结板温度场的发展规律以及冻土帷幕形成的过程，通过有限元分析软件，采用单因素分析法进行数值分析，研究了水下人工冻结板在几何及物理环境变化条件下的冻结规律。结果表明：冻结板不同几何尺寸与清淤深度的相关性较弱，调整冻结板的几何尺寸仅能改变清淤面积；对清淤环境来说，土层的导热系数越大，比热容越小，原始地温越低，其降温速度越快，清淤越高效；砂土的冻结效果要明显优于黏土；相变潜热对土体降温的影响十分有限；盐水降温计划中最低温度对清淤深度有较大影响，在-50℃以前，冻土帷幕发展较快，每降低10℃冻土帷幕的发展厚度增加约0.4 m，而在-50℃以后冻土帷幕的发展较慢，每降低10℃冻土帷幕厚度的发展仅约为0.05 m。因此，在工程实际中，冻结初期通过调节盐水降温计划可以较好的实现冻结效果；建议盐水降温计划最低温度设置为-50℃，此时可以得到的有效清淤深度约1.5 m。研究结果可为今后的相关实际工程提供参考依据。

来源：2019年第2期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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