地下水流速对冻结温度场影响的试验研究

人工冻结地层(砂层)中,地下水流速对冻结温度场分布规律的影响非常大,为此,自行研制了一套监测地下水不同流速对冻结温度场影响的试验装置系统,该系统由地下水渗流系统、冻结系统和温度监测系统三大子系统组成。单管冻结的试验结果表明:在地下水(流速为5 m/d)作用下,上游距离冻结中心越近位置,温度梯度越大,下游的温度梯度较平缓;与冻结中心等距位置,下游的温度明显低于上游,表明上游的冷量被水带到下游。冻结15 d时,无流速情况下,冻结发展速度较快,形成一个半径约580 mm的冻结圆柱,而5 m/d的流速时,冻结发展速度较慢,并且下游的冻结发展速度比上游的快,与无流速时相比,上游形成的冻结厚度减少了22.4%,下游减少了5.2%。三管冻结的试验结果表明:当流速由5 m/d增大10 m/d时,冻结15 d时,冻结区域的面积仅减少了7.1%,由此可见,冻结管的"群管效应"可以有效减小水流对冻结区域的不利影响,可为大流速的地下水作用下的冻结管布置方案的优化设计提供参考。