渗流速度对富水地层冻结特性的影响

来源：水资源与水工程学报杂志2025年第3期北京时间：

作者：王枫华，闫玥，吴广磊，朱默林，蔡明迁，马家冲

单位：1.天津大学建筑工程学院,2.中交第三公路工程局有限公司,3.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司

摘要：为了研究渗流条件下富水地层的冻结特性，使用了自主设计并制作的双管冻结物理模型试验系统，进行了不同渗流速度下的冻结试验。结果表明：渗流会打破温度场原有的对称性发展，水流将冷量带至下游，导致下游区域降温速率加快，且冻结交圈位置向下游偏移；随着渗流速度的增大，冻结壁厚度显著减小，达到冻结交圈所需的时间延长，冻结体的平均温度随之逐渐升高，与已有研究对比，发现地层初始温度和土壤粒径同样是影响冻结壁厚度、交圈时间和冻结体平均温度等指标的重要因素；此外，通过分析交圈时间随渗流速度变化的曲线拟合结果，得出了富水地层中描述渗流速度与交圈时间之间关系的经验公式；基于冻结锋面平均发展速率，确定了在设计条件下极限渗流速度为9.8 m/d。将试验结果与巴霍尔金冻结温度场模型计算出的冻结壁厚度值进行比较，验证了本模型试验操作及其结果的合理性。

关键词：渗流速度； 人工冻结； 渗流场； 温度场； 冻结壁； 模型试验,富水地层

基金资助：企事业委托课题“盐碱地区海相沉积粉质黏土层注浆-冻结联合技术研究及应用”项目(TIDT11-05-2023-FW-023)