单排管温度场经典公式的修正研究.pdfVIP

362 科技研究 城市道桥与防洪 2014年7月第7期 单排管温度场经典公式的修正研究 、 施振 东 (中铁十六局集团有限公司北京轨道交通工程建设有限公司，北京市 101100) 摘 要 ：Sanger＆Sayles公式广泛应用于单排管人工冻土温度场的计算 ，其形式简单，计算方便 ，但其计算结果与实际温度场存 在较大差别。该文采用数值计算的方法对Sanger＆Sayles经典公式在冻结区的误差进行了分析。基于分析结果，对Sanger Sayles~典公式进行了修正。 关键词 ：Sanger＆Say1es公式；修正；温度场；平均温度计算 中图分类号：U455．49 文献标识码：A 文章编号：1009—7716(2Ol4)07—0362—03 第二阶段温度在冻结区成直线分布 ，在未冻结区 0 引言 呈对数曲线分布 (见图2)，并且给出了各个阶段 在城市地铁规划设计 中，上下行隧道之间通 温度场表达式。 常设置联络通道。联络通道施工时，不仅需要考 第一阶段 虑自身结构的稳定和地面建构筑物的安全 ，而且 Ⅱ J一_■■- ， ．、 ， ． ． ＼ ， 要确保主隧道的稳定 ，联络通道的安全防护系数 1厂、，， ，， ／^、 远远不如主隧道完备。因此 ，联络通道施工时通 粥}＼、，_，／＼R一^，．＼／’ ／l 常要对施工区域土体进行加固处理 ，以保证施工 、 __， 、～ _， ’’-- ／ t ● 1 的安全及减小对周围环境的影响。冻结法是在地 ‘ 层中按预定间隔埋设冻结管，通过其 中的冷却液 图 1SangerSayles单排管模型温度场计算简化 图 循环 ，使管周围地层中的孔隙水以管为中心生成 年轮形柱状图。近年来，随着城市地下轨道交通 的迅猛发展 ，冻结法工艺 已被广泛应用于上海 、 北京、深圳、杭州等城市地铁工程施工中。 单排管冻结是 目前应用较多且理论研究 比较 成熟的方法 ，美国学者 SangerSayles基于经验 给出了单排管冻土帷幕温度场的简化计算方法 ， 并在实际工程中得到一定的应用。但该经典公式 没有考虑温度沿轴面上的变化 ，使其计算结果与 实际工程存在较大误差。 采用ANSYS软件分析了单排管温度场的分布 图 2 SangerSayles单排管模型温度分布 曲线图 规律，分析了SangerSayles经典 公式的主要缺 陷并进行了修正，使其能考虑温度沿轴面上的变 在图2中， 是冻结管温度与水的冰点温度之 化 。 差，计算中取绝对值 ； 。是土体初始温度与水的 冰点温度之差，计算中取绝对值；Z是冻土与未冻 1 SangerSayles经典公式简介 土的分界线与冻结管轴线之间的距离，即单侧冻 土厚度 ； 是距离冻结管中心距离为z处的土体 SangerSayIes经典公式将单排管温度场