渗流作用下局部水平冻结体扩展规律试验研究
来源期刊：煤炭学报2019年第S2期
论文作者：单仁亮 刘伟俊 柴高竣 肖圣超
文章页码：526 - 534
关键词：渗流;局部水平冻结体;时间历程;总成形时间;
摘 要：目前采用物理模型试验的方法对渗流作用下的冻结温度场进行研究时,多以均质砂层为地层传热介质,且多为单排管全长冻结,鲜有以砂卵石为地层传热介质的双排管局部冻结。为研究渗流作用下砂卵石地层双排管局部水平冻结体扩展规律,基于相似理论,进行渗流作用下砂卵石地层双排管局部冻结模型试验。研究表明:渗流作用下双排管局部水平冻结体成形过程可分为:第二排冻土柱交圈、形成连续水平冻结体的同时背水面扩展、迎水面再扩展3个阶段,且成形时间及冻结锋面扩展速度均应按时间历程依次划分为4种。试验结果显示,测点交圈时间有随渗流速度的增大而增大的趋势,在冻结时间相同的情况下,渗流速度越小,测点温度越低。渗流速度u对第二排冻土柱交圈速度v_e的影响随u的增大逐渐增大,而迎水面扩展速度v_m则相反,且受群孔效应影响,v_m大于v_e。冻结后期,迎水面再扩展速度v_u和背水面扩展速度v_d均随冻结时间的延长而逐渐减小,水平冻结体上/下游长度逐渐趋于定值。在本模型试验中,通过回归分析,分别拟合得到了第二排冻土柱交圈时间t_e、迎水面扩展速度v_m与渗流速度u的函数关系,迎水面再扩展速度v_u、背水面扩展速度v_d与冻结时间的函数关系,其中,t_e,v_m分别与u成二次函数关系,v_u,v_d分别与冻结时间t的平方成反比关系。为控制成形时间及成本,并基于安全考虑,建议取■为水平冻结体下游长度,并根据水平冻结体扩展特性提出总成形时间t_s计算式。
单仁亮，刘伟俊，柴高竣，肖圣超
中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院
摘 要：目前采用物理模型试验的方法对渗流作用下的冻结温度场进行研究时,多以均质砂层为地层传热介质,且多为单排管全长冻结,鲜有以砂卵石为地层传热介质的双排管局部冻结。为研究渗流作用下砂卵石地层双排管局部水平冻结体扩展规律,基于相似理论,进行渗流作用下砂卵石地层双排管局部冻结模型试验。研究表明:渗流作用下双排管局部水平冻结体成形过程可分为:第二排冻土柱交圈、形成连续水平冻结体的同时背水面扩展、迎水面再扩展3个阶段,且成形时间及冻结锋面扩展速度均应按时间历程依次划分为4种。试验结果显示,测点交圈时间有随渗流速度的增大而增大的趋势,在冻结时间相同的情况下,渗流速度越小,测点温度越低。渗流速度u对第二排冻土柱交圈速度v_e的影响随u的增大逐渐增大,而迎水面扩展速度v_m则相反,且受群孔效应影响,v_m大于v_e。冻结后期,迎水面再扩展速度v_u和背水面扩展速度v_d均随冻结时间的延长而逐渐减小,水平冻结体上/下游长度逐渐趋于定值。在本模型试验中,通过回归分析,分别拟合得到了第二排冻土柱交圈时间t_e、迎水面扩展速度v_m与渗流速度u的函数关系,迎水面再扩展速度v_u、背水面扩展速度v_d与冻结时间的函数关系,其中,t_e,v_m分别与u成二次函数关系,v_u,v_d分别与冻结时间t的平方成反比关系。为控制成形时间及成本,并基于安全考虑,建议取■为水平冻结体下游长度,并根据水平冻结体扩展特性提出总成形时间t_s计算式。
关键词：渗流;局部水平冻结体;时间历程;总成形时间;
