[10-13] (1) [14] ϕ(f 0, K 0, R, θ) = 0 (1), F 0 = at/ξ 2 ( ) a, t ξ K 0 = q 0 /T C( ) q 0 T, C θ R. (2) [15].. F h = bt/r 2 b, r R

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1 ) 2) ( )..,,,, TD265 A DOI / THE ANALYSIS OF MULTI-COIL PIPE FREEZING MODEL EXPERIMENT 1) LÜ Jingjing2) LI Dongwei (School of Civil Engineering and Architecture, Anhui University of Science & Technology, Anhui, Huainan , China) Abstract The interaction between the temperature field the pressure field and the moisture field in the multicoil pipe freezing process is a problem of non-linearity and multi-fields, involving many factors. The temperature field, the pressure field and the moisture field in the freezing process are studied by the model experiment based on the Gubei Mine in Huainan, the variations of the temperature filed, the pressure field and the moisture field againt the freezing time are obtained. The results can be used to establish the coupling model of the moister fields, the temperature fields and the pressure fields to be used in mining engineering practice. Key words field model experiment, multi-coil pipes freezing, freezing temperature field, pressure field, moisture [1] [2]. [3] Harlan [4] Shen Ladanyi [5] Harlan [6], [7] [8] [9] ) ( ), ( ). 2), wwq87095@sina.com

2 [10-13] (1) [14] ϕ(f 0, K 0, R, θ) = 0 (1), F 0 = at/ξ 2 ( ) a, t ξ K 0 = q 0 /T C( ) q 0 T, C θ R. (2) [15].. F h = bt/r 2 b, r R = H/r Θ = H/H 0 H, H n 3 1 n ( 3 m, 1.4 m ) /m / m /m / m /m / m C C mm (a) φ35 mm 0.5 mm 0.01 MPa (b) φ0.52 mm φ0.52 mm YE2532 (c) SWR-2, 0% 50% ±2%. 1.4 (1) 32 C 30 C (2) 3 / m 3 % (g cm 3 ) (g cm 3 ) % (3) 2 (4) 20 cm 6 cm 6 cm

3 cm ( ) (5). 2 h d m (mm h 1 ) (mm d 1 )

4 54 力 学 与 实 践 2013 年 第 35 卷 密切相关. 同一模型中 在制冷量相等的情况下 中 圈管冻结管布置较密 该区域冻土扩展速度最大 达到 4.37 mm/h 而内圈管冻结管布置较疏 该区域 冻土扩展速度最小 为 4.16 mm/h. 由图 2 可见 内圈冻结管附近 相邻中圈冻结 管附近 相邻外圈管附近 内圈与中圈冻结管中间及 中圈与外圈中间土体冻结温度随时间的变化曲线都 可以用图中的二次曲线拟合. 其中二次项系数均很 小 所以可以近似为直线. 图 2 各测点温度与时间的关系曲线 (续) 由表 4 可以看出不同区域交圈时间与冻结管间 距 排距密切相关. 冻土扩展速度与冻结管布置间距 2.2 冻结压力场分布特征 试验中冻结压力的实测 分别得到了各个测点 处的冻结压力发展情况 如图 3 所示. 图 3 各测点冻结压力随时间的变化曲线 从图 3 可以看出内 中 外圈管附近 3 处测点 位置 冻结开始后该位置很快就受到冻结的影响 随着温度的降低 冻结压力不断增长. 内圈附近 数值最大为 0.5 MPa 中圈附近最大为 0.65 MPa 是试验中冻结压力测得的最大值 外圈附近最大为 0.51 MPa 而内中圈管中间测点当温度降至 5 C 以

5 MPa 0 C 0.1 MPa % 11% 12.5%..

6 % 7%. 3 (1) (2) (3) ,.. ( ), 2013, 37(1): (Zhang Ting, Yang Ping. Effects of unilateralist freezing on the moisture migration of soil. Journal of Nanjing Forestry University(Natural Science Edition), 2013, 37(1): (in Chinese)) , 28(4): (Ke Jieming, Yang Ping. The advance of research on the frost heave and thawing settlement of frozen soil. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2004, 28(4): (in Chinese)) 3.. : Harlan RL. Analysis of coupled heat-fluid transport in partially frozen soil. Water Resources Research, 1973, 9(5): Shen M, Ladanyi B. Modeling of coupled heat, moisture and stress field in freezing soil. Cold Regions Science and Technology, 1987, 14(3): [ ]. :, 2003 (Cheng Zhiyan. Coupling of temperature, stress and moisture migration in shallow tunneling using multi-freezing pipes. [PhD Thesis]. Changsha: Zhongnan University, 2003 (in Chinese)) (5) (Lai Yuanming Wu Ziwang Zhu Yuanlin. Nonlinear analyses for the couple problem of temperature seepage and stress fields in cold region tunnels. Chinese Journal of Geotechnical Engineering (5) (in Chinese)) (10) (Li Ning Chen Bo Chen Feixiong. Heat-moisture-deformation coupled model for composite foundation in cold zone. China Civil Engineering Journal (10) (in Chinese)) 9, , 26(3) (Wang Tiexing, Li Ning, Xie Dingyi. Necessity and means in research on soil coupled heat-moisture-stress issues. Rock and Soil Mechanics, 2005, 26(3): (in Chinese)) 10.. :, ,.., 2007, 26(2) (Wang Renhe, Li Dongwei. Research on hydro-thermal coupling numerical simulation with artificial multi-freezing-tube cycles. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007, 26(2) (in Chinese)) 12.., 1989, 18(1): (Cui Guangxin. The principle of model test for freezing shaft sinking. Journal of China University of Mining & Technology, 1989, 18(1): (in Chinese)) , 2003, 22(2): (Chai Junrui. Continuum model for coupled seepage, stress and temperature fields in rock mass. Hong Shui River, 2003, 22(2): (in Chinese)) 14.. : [ ]., 2009 (Kong Lingkun. Test of moisture migration in soil and numerical simulation. [Master Thesis]. Chang an: Chang an University, 2009 (in Chinese)) ( : )

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