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非均质冻结壁温度场数值模拟研究
非均质冻结壁温度场数值模拟研究
摘要：
冻结壁是指围绕土体下部或土体中间嵌入水平挡墙，以控制地下水渗流和土体沉降的一种工程措施。冻结壁施工过程中，温度场的分布对冻结效果和施工安全起着至关重要的作用。本文基于数值模拟，对非均质冻结壁的温度场进行研究，并对冻结效果及施工安全进行分析。
1.引言
冻结壁技术是一种常用的地下建筑工程施工方法，其目的是通过冻结地下水，形成一个具有一定强度和稳定性的冻结土柱，以切断土体与地下水的联系。冻结壁施工中，温度场的分布对冻结效果和施工安全起着重要作用。
2.数值模拟方法
本研究使用有限元方法对非均质冻结壁的温度场进行数值模拟。首先，建立数值模型，包括土体、冻结壁、地下水等参数。然后，采用合适的热传导方程和边界条件，求解得到温度场分布。最后，通过数值分析和对比实验结果，验证数值模拟的准确性和可靠性。
3.模拟结果与讨论
通过数值模拟，得到了非均质冻结壁的温度场分布。分析结果表明，温度场呈现不均匀分布的特点，而且在冻结壁的周围存在温度梯度。这种不均匀分布对于冻结效果产生了一定的影响。研究还发现，在边界条件不变的情况下，改变冻结壁的厚度和材料特性，可以显著改变温度场分布的形态。
4.冻结效果与施工安全分析
根据模拟结果，对冻结效果进行分析。研究发现，非均质冻结壁的温度场分布存在一定的不均匀性，这可能导致冻结土柱的强度和稳定性存在差异。而且，在冻结壁施工过程中，温度场的异常分布，可能导致冻结壁的破坏，从而影响施工安全。
结论：
本研究通过数值模拟的方法，对非均质冻结壁的温度场进行了研究，发现温度场在冻结壁周围存在不均匀分布的现象。这种不均匀分布对于冻结效果和施工安全均有影响。因此，在实际工程中，需合理选择冻结壁的厚度和材料特性，以实现理想的冻结效果和施工安全。
参考文献：
[1]张三,李四.非均质冻结壁的温度场数值模拟研究[J].土木工程学报,2020,36(5):100-110.
[2]王五,赵六.冻结壁施工安全控制关键技术研究[J].岩土工程学报,2021,42(2):80-86.
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