双排管冻结下冻结壁温度场形成特征的数值分析

冻结时间、冻结壁厚度和冻结壁温度场的性状是冻结法施工的关键参数,以工程实例为背景,考虑了水的导热系数λ和比热c的相态变化以及冻结管吸热参数随温差而变化等因素,利用ANSYS大型有限元计算程序,对单、双排管冻结下冻结壁的形成及其变化特征进行详细的计算分析,得出了双排管冻结下冻结时间缩短、冻结效率提高、冻结壁平均温度下降等特性.最后,探讨了双排管冻结下冻结壁平均温度的简化计算方法     

青藏铁路多年冻土地区碎石护坡路基非线性分析

为了研究碎石护坡对冻土区路基温度场的影响,以青藏铁路试验段现场观测的气候和地质资料为上边界条件,运用带相变瞬态温度场有限元数值解法,对不同厚度的碎石护坡路基进行了分析。结果表明:粒径为10 cm的碎石护坡对多年冻土区路基的稳定性有保护作用;碎石护坡对路基坡脚附近地温影响较大,采用碎石护坡对防止路基纵向裂缝的产生有一定的作用;实际应用中碎石层厚度不能太厚。     

砂性冻土堤防冻融作用下水分迁移试验研究

以工程实际环境为研究基础,阐述砂性土堤防在冻融作用下的破坏机理,并介绍一种新型研究水分迁移试验装置,利用该装置测量黑龙江干流堤防典型砂性土试样在冻融循环作用下的温度场、水分场、应力场的时空分布。试验结果表明:堤顶公路破坏与堤身不均匀沉降有关,温度变化引起含水率出现梯度变化,从而出现应力场变化,且温度梯度含水率梯度呈线性关系。冻结初期土柱顶部出现应力增加,稳定后应力减小,稳定冻结深度1 m左右。     

沂蒙南部山区冬季大气边界层风、温场结构特征研究

利用现场低空探测所获得的实测资料,分析了沂蒙南部山区冬季大气边界层内的风、温场垂直分布特征以及随时间的演变特征。     

基于遥感数据的三维温度场参数化分析方法研究

为了满足海洋研究以及海洋调查的需求,本文基于Argo剖面和海表面温度数据开发了一个新的拟合三维温度场的算法。选取西北太平洋区域作为验证算法有效的实验海区。该水域的经纬度范围设定为:30°～40°N, 140°～155°E, 水平分辨率为0.25°。深度方向为从海表到2 000 m水深,水域划分为29层。拟合算法首先将Argo温度剖面以5个深度划分为6层,分别为混合层、夹层、温跃层、过渡层、第一深层、第二深层,然后以第一猜想值和线性回归得到的海表面温度作为初始条件重构三维温度场。重构的三维温度场的剖面与原观测剖面的均方根误差较小,相关性较好,表明该算法是合理有效的。     

祁南矿东风井冻结温度场时空演化规律分析

以安徽祁南矿东风井冻结法凿井为工程背景,以多圈管冻结的不同土性表土层为研究对象,基于冻结孔实际成孔位置,应用有限元软件COMSOL Multiphysics分别建立埋深218 m钙质黏土层位、埋深225 m细砂层位和埋深259 m砂质黏土层位3个不同土性、不同埋深的冻结温度场数值计算模型,并结合现场实测数据,分层计算分析了其冻结壁温度场时空演化规律,结果表明：在相同冻结条件下,埋深225 m细砂层位冻结壁有效平均温度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别低0.09～0.72℃和0.44～1.95℃,埋深225 m细砂层位平均有效厚度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别厚0.17～0.38 m和0.29～0.47 m;现场实测与数值计算均表明,各个层位冻结壁开挖时,其平均温度均低于–15℃,有效厚度均大于6.2 m,200 m以下深部表土层井帮温度低于–4℃,满足施工要求,冻结壁强度和稳定性均处于安全状态;冻结孔沿径向将冻结温度场划分为3个区域(A区、B区、C区),B区在冻结孔冷量叠加的影响下降温速度最快,A区降温速度适中,C区距离冻结管较远...     

西北内陆盆地浅层地下水温度场及动态类型: 以酒泉东盆地为例

温度是地下水的固有属性，地下水温度场和动态特征是地下水流系统的外在表现。为揭示地下水开采等人类活动影响下西北内陆盆地浅层地下水温度场特征与地下水流系统的关系，基于多点位、长序列、高精度的地下水温度监测数据，在酒泉东盆地开展了地下水温度场及动态特征研究。结果表明:酒泉东盆地浅层地下水温度9.33~20.77℃不等，平均水温为13.54℃，自地下水补给区至排泄区，沿地下水径流方向，浅层地下水温度逐渐升高；循环深度相近的不同地下水流系统对比表明，浅层地下水温度与地下水动力条件呈负相关，地表水入渗补给大、水动力条件强的水流系统地下水平均温度低，入渗补给小、水动力条件弱的地下水平均温度高；浅层地下水温度动态受自然地下水循环和地下水开采等人类活动共同影响，从山前地下水补给区到中游绿洲区再到下游排泄区，浅部地下水温度动态可划分为4种基本类型，依次分别为河流补给型、水温稳定型、开采相关型、正弦波动型。      

不同地下水流系统模式渗流场和温度场的互相影响

在地热资源丰富的地区，需要研究不同地下水流系统发育模式下渗流场和温度场的互相影响。基于二维潜水盆地多源汇的数值模拟和室内砂箱实验，改变降雨入渗强度，通过砂箱底部加温研究上下边界不同温度差条件下的渗流场和温度场的变化。研究结果表明:①随着降雨入渗强度加大，地下水流速增大，地下水流系统由单一区域系统向复杂的局部+区域、局部+中间+区域多级嵌套系统转化，水流对温度的再分配影响变大；②补给区等温线受下降水流影响下移，排泄区等温线受上升水流影响上抬，其中区域补给区和区域排泄区温度变化幅度最大；③砂箱底部加热后，含水层潜水面下降，地下水流速增大，流线循环深度整体变大，滞留带范围缩小。温度差是地热丰富地区的地下水流系统研究中不可忽视的驱动力。      

裂隙岩体非饱和带温度场和湿度场分布特征及其生态学意义

矿产资源开发及交通设施建设导致大量山体破坏，形成的高陡岩质边坡引发严重的地质安全隐患及生态功能退化等问题，高陡岩质边坡的生态修复势在必行。边坡生态修复的重点在于植被的重建，目前尚存在修复理论缺乏、重建条件不明等诸多难题。为了阐明岩质边坡内温度场和湿度场与边坡植物生长之间的关系，在山东省章丘市小东山建立试验场，开展了多期次边坡温度和相对湿度监测试验，研究了岩质边坡温度场和湿度场的分布特征，并深入分析了其生态学意义。研究表明：（1）大气温度造成了各季节监测孔内温度变化的差异性，冬季裂隙岩体非饱和带内热量从岩体深层传递到岩体表面，春季、夏季则相反，岩体内变温带的深度范围是0～467 cm，恒温带的深度大于467 cm;(2)冬季边坡内的相对湿度随着深度的增加先升高再降低，春季、夏季边坡内的相对湿度随着深度的增加逐渐升高；（3）冬季岩体内20 cm深度附近会出现水汽饱和带，夏季在20～40 cm深度处开始出现水汽饱和带并往更深处延伸；（4）岩体内温度和湿度适宜植物生长，将植物在春季种于20 cm深度附近更易于存活。研究结果对于指导岩质边坡生态修复工作具有重要的理论意义与应用价值。