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以港珠澳大桥珠海连接段拱北隧道为工程实例，研究管幕冻结法的温度场发展规律，基于二维多孔介质传热理论，采用有限元软件COMSOL对积极冻结期的实际工况进行数值计算，模拟结果通过现场实测验证，研究了温度场在异形冻结管开启前后的发展与分布规律。结果表明:冻结30 d时，实顶管完全被冻土包裹，并且顶管之间开始形成连续的冻土帷幕；冻结50 d时，空顶管被冻土完全包裹；冻结90 d时，实顶管和空顶管处冻土帷幕厚度达到2.0 m，满足设计要求。在异形冻结管开启前、开启后10 d内和开启后10~20 d内，两顶管间中点处温度测点的平均温度变化速率分别为-0.86℃/d，-0.88℃/d和-0.25℃/d，之后各测点温度趋于稳定，进而形成温度较为均匀的冻土帷幕。研究成果可为类似冻结工程提供技术参考。 相似文献
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红西断层作为红旗凹陷的边界断裂长期控制着凹陷的形成演化与油气成藏,目前对断层的识别刻画及生长模式的认识还存在诸多不足. 以地震剖面精细解释为基础,确定红旗凹陷几何学特征及边界条件,结合控制变量法进行多组构造物理模拟实验;将实验结果与红旗凹陷基底顶面构造图各项参数进行对比,最终确立红西断层先存构造的规模及断层的演化模式. 实验结果显示,红旗凹陷先存构造总体规模至少占整个边界断层现今长度的50%,即34 km以上. 红西断层的构造演化具有孤立断层（先存构造）分段发育→“软连接”→“硬连接”的生长模式,并且在断层转换部位发育典型的中继构造. 相似文献
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拱北隧道暗挖段作为港珠澳大桥珠海连接线的重点工程,首次运用管幕冻结法进行施工。该法综合管幕法和人工地层冻结法的优势,可在隧道断面形成“顶管?冻土帷幕”复合支护体系,有效实现“承载”与“顶管间止水”的双重目标,确保隧道开挖时的稳定与安全。为获得“顶管?冻土”复合结构的温度、变形与力学特性,基于相似理论自主研发构建一套相似模型试验系统并开展试验研究,同时利用有限元软件COMSOL Multiphysics建立数值计算模型进行模拟验证。结果表明:复合结构的冻结温度场因空、实顶管及其内部冻结器的布置形式呈现不均匀分布特征,冻土形成速率在冻结后期明显变缓;土体竖向冻胀变形在60~160 min内急剧增大,且冻胀量随深度增加而增大,整体规律与温度场分布密切相关;土体冻结产生的冻胀力对顶管水平受力影响较大,空顶管相对刚度较小而产生较大水平变形;在加载阶段,顶管受力与变形均以竖向为主。因空、实顶管刚度差异和冻土厚度不均匀的共同影响,空顶管竖向变形包含了“弯曲”与“压扁”并具有非线性特征,其跨中截面底部竖向位移峰值约为实顶管的1.6倍;加载至0.28 MPa时,管间冻土首先发生破坏,进而导致顶管间封水功能失效,实际施工中应重点监测空顶管的变形规律、管间冻土帷幕的温度变化及其完整性。研究成果可为管幕冻结法的施工与监测提供参考,也可为热力耦合数值计算模型提供验证依据。 相似文献
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综合运用岩心、测井、生产等基础资料,对四2区石炭系火山岩储层裂缝进行了研究,明确了储层裂缝特征、分布规律、影响因素,研究结果表明:溶蚀缝和构造裂缝是储层裂缝主要的类型,裂缝的优势方位为NW、NE向;裂缝倾角大、切割中等、间距小、密度大、宽度变化大;NWW向和NE向垂直缝和斜交缝的有效性最好;纵向上,有效裂缝主要分布在距离石炭系风化壳顶部20~130m的范围内,平面上,裂缝发育好的区域主要分布在Ke114-J354、J352-J353、J340-J395-J36-J336、J138-J324井一带;裂缝分布受岩性、构造和风化淋滤作用的控制,凝灰岩抗压强度较小,易产生裂缝;石炭系风化壳顶部的岩层经受风化淋滤作用强烈,裂缝分布广,深部裂缝发育差;深大断裂附近,断层的夹持交汇部位,断鼻、褶皱的轴部是裂缝发育的有利部位。 相似文献
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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,且外部土体源源不断向其输入热源,降温速度最慢。该研究可为冻结法凿井中冻结壁的施工提供一定的理论参考。 相似文献
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综合运用岩心、测井、生产等基础资料,对四2区石炭系火山岩储层裂缝进行了研究,明确了储层裂缝特征、分布规律、影响因素,研究结果表明:溶蚀缝和构造裂缝是储层裂缝主要的类型,裂缝的优势方位为NW、NE向;裂缝倾角大、切割中等、间距小、密度大、宽度变化大;NWW向和NE向垂直缝和斜交缝的有效性最好;纵向上,有效裂缝主要分布在距离石炭系风化壳顶部20~130 m的范围内,平面上,裂缝发育好的区域主要分布在Ke114、J354、J352、J353、J340、J395、J36、J336、J138、J324井一带;裂缝分布受岩性、构造和风化淋滤作用的控制,凝灰岩抗压强度较小,易产生裂缝;石炭系风化壳顶部的岩层经受风化淋滤作用强烈,裂缝分布广,深部裂缝发育差;深大断裂附近,断层的夹持交汇部位,断鼻、褶皱的轴部是裂缝发育的有利部位。 相似文献
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