考虑土性参数不确定性的多圈管冻结温度场分析-同济大学学报-中国.PDFVIP

第 33 卷 第 2 期 采矿与安全工程学报 Vol.33 No.2 2016 年 03 月 Journal of Mining Safety Engineering Mar. 2016 文章编号：1673-3363-(2016)02-0297-081 考虑土性参数不确定性的多圈管冻结温度场分析 1,2 1,2 1 2 1 王涛 ，周国庆 ，阴琪翔 ，夏利江 ，刘宇翼 (1 ．中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116 ； 2 ．中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221116) 摘要 为了深入研究土性参数空间变异性对环形多圈管冻结温度场的影响规律，将土体传热区域 的导热系数、体积比热容及相变潜热模拟为随机场，基于随机场局部平均理论，建立了土性参数 由点特性过渡到平面平均特性的方差计算方法。采用Neumann 随机有限元法，自行研制了随机有 限元程序，计算得到多圈管冻结温度场统计分布规律。结果表明：随机场及其局部平均理论能合 理考虑土性参数空间上的不确定性；二维随机场三角形单元局部平均法能与三角形单元有限元法 完美结合，随机场单元与有限元单元对应关系清晰，易于程序的编制；土性参数的随机性导致了 冻结温度场分布的随机性；在本文条件下，形成的稳定冻结壁平均温度为-22.6 ℃，平均厚度为 10.5 m，相应的变异系数均为0.224 ，井帮平均温度为-12.8 ℃，相应的标准差为2.4 ℃。 关键词 参数变异性；多圈冻结管；温度场；随机有限元法 中图分类号 TD 265 文献标志码 A DOI 10.13545/ki.jmse.2016.02.017 Analysis of temperature field for multi-circle-pipe freezing considering variability of soil parameters 1,2 1,2 1 2 1 WANG Tao ，ZHOU Guoqing ，YIN Qixiang ，XIA Lijiang ，LIU Yuyi (1 ．State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering，China University of Mining Technology，Xuzhou ，Jiangsu 221116 ，China ；2 ．School of Architecture and Civil Engineering， China University of Mining Technology，Xuzhou ，Jiangsu 221116 ，China ） Abstract In order to further investigate the effect of spatial variability of soil parameters on the tem- perature field of multi-circle-pipe freezing, this paper has proposed a method to calculate the plane av- erage variance from