不同因素影響下聯(lián)絡(luò)通道溫度場的規(guī)律

林小淇，胡 俊，李 珂，熊 輝，曾東靈，黃興強(qiáng)

（1.海南大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，海南 ?？?570228；2.海南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，海南 海口 5702063；3.山東嘉御工程建設(shè)有限公司，山東 鄒城 273500）

聯(lián)絡(luò)通道作為地鐵隧道的重要組成部分，用來滿足消防救援、隧道通風(fēng)、排水的需要［1-2］.若聯(lián)絡(luò)通道施工是在地下水位以下的軟弱土層時，不僅需要關(guān)注由土體開挖帶來的地表沉降、管線發(fā)生變形等問題，還需要面對由于地下水的作用導(dǎo)致隧道開挖時發(fā)生滲水，嚴(yán)重時則會導(dǎo)致隧道淹沒、聯(lián)絡(luò)通道塌方等事故［3］.為了解決飽和軟土層的施工難題，人們將人工凍結(jié)法結(jié)合到聯(lián)絡(luò)通道的修建中，對土體進(jìn)行人工凍結(jié)加固，使其滿足隧道開挖的要求［4-7］.

目前國內(nèi)許多學(xué)者對聯(lián)絡(luò)通道溫度場數(shù)值模擬進(jìn)行了研究.胡小榮［8］等以南昌地鐵1號線師大南路站至彭家橋站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工為工程實例，運用了ABAQUS數(shù)值分析軟件建立了數(shù)值模型，并對該模型進(jìn)行了溫度場、凍脹情況和隧道應(yīng)力進(jìn)行分析，并同實測數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)無太大的差別.向亮等［9］通過數(shù)值模擬對蘭州軌道交通1號線聯(lián)絡(luò)通道所在紅砂巖地層進(jìn)行研究，并結(jié)合凍結(jié)管瞬態(tài)溫度場計算公式，得到瞬態(tài)溫度場計算公式具有較高的可靠性.曹軍軍等［10］利用數(shù)值模擬分析軟件對成都地鐵10號線聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到利用數(shù)值模擬分析軟件的數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)符合，說明凍結(jié)法在富水砂卵石地層的可行性.葉萬軍等［11］利用南寧地鐵聯(lián)絡(luò)通道建立三維瞬態(tài)導(dǎo)熱模型，并且研究了多地層的相變潛熱，通過對數(shù)值模擬溫度場結(jié)果分析表明，數(shù)值模擬的結(jié)果與現(xiàn)場實際測量的溫度變化趨勢相差不大，較為真實反映實際工程.崔亞男［12］通過數(shù)值分析軟件ANSYS建立三維模型，結(jié)合廣州地鐵進(jìn)行溫度場數(shù)值分析和全面模擬人工凍結(jié)法積極凍結(jié)的過程，確定了積極凍結(jié)的時期和凍結(jié)壁厚度.

呼和浩特市所在地層多為強(qiáng)透水層，地形較為復(fù)雜，該隧道聯(lián)絡(luò)通道及泵房位于地下水位以下，目前對該地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道的研究幾乎沒有.本文依托內(nèi)蒙古呼和浩特地鐵2號線1號聯(lián)絡(luò)通道的實際施工工程，利用ADINA有限元分析軟件建立三維模型對聯(lián)絡(luò)通道溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場實際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，進(jìn)一步研究影響溫度場變化的因素，期望研究結(jié)果為該地區(qū)未來建設(shè)類似工程提供參考依據(jù).

1 工程概況

呼和浩特市地鐵2號線公主府站至內(nèi)蒙古體育場站區(qū)間為地下雙單線區(qū)間.隧道中心距10 m，隧道內(nèi)徑為2.75 m，外徑3.1 m，管片厚度0.35 m.區(qū)間共設(shè)置2座聯(lián)絡(luò)通道，其中1號聯(lián)絡(luò)通道及泵房拱頂覆土約17.05 m，聯(lián)絡(luò)通道及泵房所處地層分布為①素填土層、②圓礫層、③粉質(zhì)黏土層、④圓礫層、⑤圓礫層、⑥粉質(zhì)黏土層、⑦粉砂層、⑧粉質(zhì)黏土層.結(jié)構(gòu)位于地下水位以下，地下水穩(wěn)定水位在-8.5 m～-12.2 m之間，鉆探報告顯示該地區(qū)地下水體屬于潛水，且隔水層不完整、不連續(xù)，各含水層之間相互滲透.

2 凍結(jié)方案設(shè)計

1號聯(lián)絡(luò)通道及泵房所處地形較為復(fù)雜，為了保證其施工的安全，采用在兩條并行隧道分別布置凍結(jié)管的方法，在聯(lián)絡(luò)通道的頂部和底部分別布置兩排凍結(jié)管加強(qiáng)凍結(jié)效果.凍結(jié)管的型號選取Φ89 mm×8 mm，共布置59個凍結(jié)孔，凍結(jié)管的總長度為362 m.1號聯(lián)絡(luò)通道及泵房凍結(jié)管布置圖如圖1所示.結(jié)合內(nèi)蒙古地區(qū)的地形特性及DG/TJ08-902-2006，J10851-2016《旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程》，設(shè)計參數(shù)如下：凍結(jié)帷幕厚度2.0 m，凍結(jié)帷幕平均溫度小于-10℃，循環(huán)鹽水最低溫度低于-28℃，積極凍結(jié)時間為35 d～45 d.為了更好監(jiān)測凍結(jié)期間不同位置溫度的變化，1號聯(lián)絡(luò)通道共設(shè)置8個測溫孔，每個測溫孔設(shè)置3個測溫點.凍結(jié)孔與測溫孔布置剖面圖如圖2所示.

圖1 聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)孔截面布置圖

圖2 凍結(jié)孔與測溫孔布置剖面圖

3 數(shù)值模型建立

3.1 基本條件簡化和基本假定數(shù)值模型進(jìn)行以下簡化：

1）聯(lián)絡(luò)通道處在的地層較為復(fù)雜，為了簡便計算，將相似的土層合并，簡化為單一均質(zhì)的土層［13-14］.

2）凍結(jié)法用于聯(lián)絡(luò)通道前，聯(lián)絡(luò)通道周圍的土體溫度變化是均勻的，且不被外界因素影響.

3）假設(shè)地層為均勻降溫，忽略鹽水循環(huán)的影響，低溫鹽水的溫度荷載直接施加在凍結(jié)管壁上［15］.

4）本模型考慮的溫度傳導(dǎo)方式為熱交換，凍結(jié)管由溫度變化產(chǎn)生的溫度荷載直接傳遞到土體［16］.

3.2 初始條件及降溫計劃模型的原始地溫根據(jù)實際工程取值10℃，凍結(jié)管的溫度荷載根據(jù)實際的鹽水溫度設(shè)置，具體鹽水溫度見圖3.由圖3可知，凍結(jié)初期鹽水降溫較快，凍結(jié)8 d后趨于平緩，且去回路的溫差在積極凍結(jié)期間不超過2℃.

圖3 鹽水去回路變化曲線

3.3 三維幾何模型建立及網(wǎng)格劃分模型尺寸的建立依據(jù)實際工程圖紙，利用有限元軟件ADINA的Thermal模式建立三維溫度場模型，因為土層凍結(jié)是隨時間變化的過程，所以該模型采用帶相變的瞬態(tài)模式.選取模型x方向16.2 m、y方向10 m、z方向20 m；其中隧道半徑為2.75 m，兩條并行隧道中心間距10 m，凍結(jié)管按照實際工程圖紙排布，選取凍結(jié)管半徑為0.045 m，凍結(jié)管總數(shù)為59.

本模型通過設(shè)置路徑來研究溫度場的變化，依據(jù)實際工程，本模型共設(shè)置6條路徑，在左線設(shè)置C1、C2路徑，右線設(shè)置C3～C6路徑，每條路徑均設(shè)置了1號～3號分析點，打入深度分別是0.5 m、1.25 m、2.0 m.路徑的設(shè)置與實際測溫孔一致，以便之后對比驗證.凍結(jié)管與路徑布置平面圖見圖4.

圖4 凍結(jié)管與路徑平面布置圖

利用有限元軟件對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在凍結(jié)管區(qū)域采用0.15 m的網(wǎng)格密度劃分，模型邊界及兩條隧道采用1 m的網(wǎng)格密度劃分，因為凍結(jié)管區(qū)域的溫度變化較為劇烈，采用較小的網(wǎng)格密度可以提高模型計算結(jié)果的精確度，同時為了減小模型計算量，模型邊界采用較大的網(wǎng)格密度；模型的劃分選用4節(jié)點的網(wǎng)格劃分模式.模型的外邊界采用隔熱邊界，不與外界進(jìn)行熱交換.設(shè)置凍結(jié)時間為40 d，步長為24 h.三維模型及網(wǎng)格劃分如圖5所示.

圖5 模型網(wǎng)格劃分示意圖

3.4 材料參數(shù)本工程位于內(nèi)蒙古呼和浩特市，實際工程結(jié)構(gòu)大部分位于粉質(zhì)黏土層，因此假設(shè)數(shù)值模擬地層為單一的粉質(zhì)黏土層，根據(jù)本地的相關(guān)文獻(xiàn)得到呼和浩特市地區(qū)粉質(zhì)黏土層的熱物理參數(shù)［17-18］，土層的熱物理參數(shù)見表1.

表1 土體熱物理參數(shù)

3.5 測溫點處實測數(shù)據(jù)溫度與數(shù)值模擬溫度對比分析本模型根據(jù)實際工程設(shè)置了6條模擬測溫孔的路徑，選取在凍結(jié)帷幕外側(cè)的測溫孔來進(jìn)行對比，分別為C1、C3、C6這三條路徑.分別選擇深度為2 m的實際工程中的測溫孔與數(shù)值模擬設(shè)置的路徑上的3號測溫點進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，通過對比驗證該模型的可行性.

圖6為數(shù)值模擬溫度與實際觀測溫度的對比曲線.由圖6可以看出，①測溫孔C1上3號觀測點實際測量結(jié)果的平均降溫速度為0.31℃/d，數(shù)值模擬結(jié)果的平均降溫速度0.38℃/d，實際測量的溫度與數(shù)值模擬溫度的溫差不超過2.5℃，在凍結(jié)40 d時，測溫孔C1上3號觀測點實際測量溫度為-13.3℃，數(shù)值模擬的溫度為-12.48℃.②測溫孔C3上3號觀測點實際測量結(jié)果的平均降溫速度為0.32℃/d，數(shù)值模擬結(jié)果的平均降溫速度0.40℃/d，實際測量的溫度與數(shù)值模擬溫度的溫差最大2.7℃.在凍結(jié)40 d時，測溫孔C3上3號觀測點實際測量溫度為-12.04℃，數(shù)值模擬的溫度為-11.95℃.③測溫孔C6上3號觀測點實際測量結(jié)果的平均降溫速度為0.60℃/d，數(shù)值模擬結(jié)果的平均降溫速度0.38℃/d，實際測量的溫度與數(shù)值模擬溫度的溫差最大6.4℃.在凍結(jié)40 d時，測溫孔C6上3號觀測點實際測量溫度為-11.02℃，數(shù)值模擬的溫度為-14.11℃.④數(shù)值模擬的溫度與實際測量的溫度在凍結(jié)初期變化較快，之后逐漸變得平緩，兩者的變化趨勢一致，且凍結(jié)40 d后的溫度均低于-10℃，符合施工設(shè)計要求.

圖6 測溫孔處實際測量溫度與數(shù)值模擬溫度對比圖

通過對比數(shù)值模擬溫度變化曲線和實際工程的溫度變化曲線，數(shù)值模擬溫度變化趨勢與實際溫度變化趨勢一致，說明了利用數(shù)值模擬軟件建立模型反映實際工程的可行性.但是數(shù)值模擬溫度曲線與實際工程溫度曲線卻不完全重合，這是因為數(shù)值模擬中忽略了實際工程中各種因素對凍結(jié)溫度場變化的影響，特別是C6測溫孔，數(shù)值模擬的溫度整體上低于實際測量的溫度，說明該測溫點附近有地下水、土體開挖等因素的作用，使得凍結(jié)帷幕的熱交換更加復(fù)雜.綜上所述，數(shù)值模擬的聯(lián)絡(luò)通道溫度場變化可以較為真實地反映實際工程中溫度場的變化.

4 計算結(jié)果分析

通過以上的對比，可以通過數(shù)值模擬來分析實際工程.由于模型凍結(jié)管的布置呈空間放射狀，為了更好地了解聯(lián)絡(luò)通道溫度場變化規(guī)律，在x和y方向分別選取幾個典型截面進(jìn)行分析.沿著聯(lián)絡(luò)通道的開挖方向，選擇隧道邊緣的截面為x=-6 m和x=-10.3 m；同時選擇聯(lián)絡(luò)通道的中部的截面x=-8.1 m來研究聯(lián)絡(luò)通道中間溫度場變化.考慮到模型是三維的，選擇不同方向研究更具有代表性，因此選擇y方向不同深度的截面，即y=0和y=-1.95 m.

4.1 x軸不同截面凍結(jié)溫度場演變規(guī)律圖7（a）～（e）為三個x軸不同截面的溫度場變化圖.由圖7（a）和圖7（b）可知，聯(lián)絡(luò)通道經(jīng)過10 d的積極凍結(jié)后，-1℃等溫線以凍結(jié)管為圓心開始向凍結(jié)管周圍擴(kuò)散，聯(lián)絡(luò)通道頂部和底部的兩排凍結(jié)管的溫度變化比兩側(cè)單排凍結(jié)管的溫度變化快，因此在聯(lián)絡(luò)通道上下的土體凍結(jié)較快，在凍結(jié)10 d時-1℃等溫線已經(jīng)交圈，但是位于聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)的-1℃等溫線還未完全交圈.在凍結(jié)20 d時［見圖7（c）］，-1℃等溫線已經(jīng)完成交圈，形成完整的凍結(jié)帷幕，符合實際工程設(shè)計的交圈時間.-10℃等溫線在凍結(jié)10 d時開始發(fā)展，接著積極凍結(jié)10 d后-10℃等溫線在聯(lián)絡(luò)通道底部和頂部基本完成交圈；隨著凍結(jié)時間的推移，-10℃等溫線在凍結(jié)30 d時［圖7（d）］完成整體的交圈，此時凍結(jié)管周圍的土體平均溫度低于-10℃.

圖7（e）為積極凍結(jié)40 d時不同截面的凍結(jié)情況，由圖7（e）可知，聯(lián)絡(luò)通道周圍的土體均降溫到-10℃以下，x=-6 m截面聯(lián)絡(luò)通道周圍的凍結(jié)帷幕平均厚度大于2 m，且聯(lián)絡(luò)通道的頂部和底部的厚度大于聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)的厚度，確保了凍結(jié)帷幕的封閉性，符合開挖條件.x=-8.1 m截面位于縱向x軸中點處，該截面聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)管間距較大以及接近凍結(jié)管端部，這些通常都是溫度場發(fā)展的薄弱部位，但是實際工程中設(shè)計了雙向凍結(jié)管的形式.在雙向凍結(jié)管共同影響下，x=-8.1 m截面聯(lián)絡(luò)通道頂部與底部的凍結(jié)帷幕的厚度大于3 m，凍結(jié)情況良好，聯(lián)絡(luò)通道兩腰凍結(jié)管較為稀疏的位置凍結(jié)帷幕厚度約為2.12 m.同樣在x=-10.3 m截面的聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)的凍結(jié)帷幕的厚度在2 m左右，因此x=-8.1 m和x=-10.3 m截面為危險截面，在工程開挖時需要注意凍結(jié)溫度的控制，預(yù)防凍結(jié)壁厚度因為溫度的變化而減小從而發(fā)生安全事故.

圖7 x軸不同截面溫度場變化圖

4.2 y軸不同截面凍結(jié)溫度場演變規(guī)律圖8為凍結(jié)40 d時y軸不同深度截面的溫度場云圖.可以清楚地看出，溫度場沿著凍結(jié)管周圍分布，在凍結(jié)40 d時兩個截面均形成完整的凍結(jié)帷幕，把聯(lián)絡(luò)通道完整地包括其中.y=-1.95 m截面位于聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)，在凍結(jié)40 d時，凍結(jié)管圍住的土體平均溫度在-10℃以下，形成了完整的凍結(jié)帷幕保證了聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)土體的穩(wěn)定性和凍結(jié)帷幕的封閉性；y=0截面位于聯(lián)絡(luò)通道中心，在凍結(jié)40 d時凍結(jié)管周圍的土體平均溫度在-15℃左右，保證了聯(lián)絡(luò)通道周圍凍結(jié)帷幕的封閉性，溫度場在聯(lián)絡(luò)通道周圍分布均勻，此時聯(lián)絡(luò)通道開挖的位置平均溫度在0℃～5℃之間，土體并未完全凍結(jié)，減低了聯(lián)絡(luò)通道的開挖難度，說明該工程的凍結(jié)管布置合理.

圖8 凍結(jié)40 d時y軸不同截面的溫度場云圖

5 不同因素對凍結(jié)效果的影響

由之前的數(shù)值模擬結(jié)果與實際測量的結(jié)果對比得到，數(shù)值模擬結(jié)果與實際測量的結(jié)果有差別，因為實際工程中有許多因素對溫度場的變化產(chǎn)生影響，如：土體材料參數(shù)不同、土體相變不同、土體含水量等.以下討論不同因素對凍結(jié)溫度場的影響.

5.1 不同土體材料參數(shù)實際工程中土層是復(fù)雜多樣的，土體多為多孔非均勻的連續(xù)體，且土體的熱物理參數(shù)的變化會影響土體的凍結(jié)過程，因此研究土體的熱物理參數(shù)變化對土體凍結(jié)影響具有重要意義.本節(jié)采用控制變量法，通過改變材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱來分析對凍結(jié)過程的影響.表2為導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容分別增加10%、20%、30%和減少10%、20%、30%后的土體材料參數(shù).

表2 土體材料參數(shù)

5.1.1 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)分別增加10%、20%、30%和減少10%、20%、30%，因為C1、C3、C6這三個路徑在上一章分析可知，數(shù)值模擬溫度變化趨勢相差不大，選取主要路徑C1來進(jìn)行不同導(dǎo)熱系數(shù)的分析.圖9為路徑C1上3號觀測點不同導(dǎo)熱系數(shù)的溫度變化曲線.由圖9可知，導(dǎo)熱系數(shù)越大，3號觀測點溫度變化就越快，形成凍結(jié)帷幕的時間也就越短，說明導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的傳遞速率呈正比.在實際工程中，導(dǎo)熱系數(shù)越大，形成凍結(jié)帷幕的時間也就越短.

5.1.2 比熱容比熱容分別增加和減小10%、20%、30%，利用數(shù)值分析軟件ADINA對該模型進(jìn)行數(shù)值模擬.圖10為路徑C1上3號觀測點不同比熱容的溫度變化曲線.由圖10可以得出，隨著比熱容的增加，土體溫度受凍結(jié)管的影響越大，形成凍結(jié)帷幕的時間越長，說明比熱容的增加對溫度的傳遞速率呈反比.

圖9路徑C1上3號觀測點不同導(dǎo)熱系數(shù)的溫度變化曲線圖10路徑C1上3號觀測點不同比熱容的溫度變化曲線

圖9 路徑C1上3號觀測點不同導(dǎo)熱系數(shù)的溫度變化曲線

圖10 路徑C1上3號觀測點不同比熱容的溫度變化曲線

5.2 不同鹽水流量在實際工程中，凍結(jié)壁的形成速度不僅取決于土層性質(zhì)、凍結(jié)管排布、凍結(jié)時間有關(guān)，還與鹽水流量有關(guān).因此還可以通過改變鹽水流量來實現(xiàn)對凍結(jié)溫度場的調(diào)控.實際工程中，鹽水流量的流動狀態(tài)較為復(fù)雜，分為層流和紊流，紊流狀態(tài)下的鹽水散熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于層流狀態(tài)下的鹽水散熱能力［19-20］.鹽水流量狀可以通過雷諾數(shù)Re來區(qū)分，當(dāng)雷諾數(shù)Re＜2 320時，流量狀態(tài)為層流；當(dāng)雷諾數(shù)Re=2 320～13 000時，流量狀態(tài)為從層流向紊流轉(zhuǎn)化；當(dāng)雷諾數(shù)Re＞13 000時，鹽水為穩(wěn)定的紊流狀態(tài).依據(jù)之前的試驗［15-16］，可以得到雷諾數(shù)Re達(dá)到2 320時鹽水溫度與流量的關(guān)系.通過改變鹽水溫度從而改變鹽水降溫計劃，計劃見表3.

表3 不同單孔流量下的鹽水降溫計劃

圖11為路徑1上3號觀測點不同鹽水降溫計劃的溫度變化曲線.由圖可知，循環(huán)低溫鹽水的溫度可以直接影響溫度場凍結(jié)壁的形成時間，當(dāng)其他因素不變時，鹽水溫度越低凍結(jié)管周圍的土體凍結(jié)效果越好，凍結(jié)40 d后的溫度越低，形成凍結(jié)壁的時間越早；五種降溫計劃下凍結(jié)管周圍的土體的溫度變化趨勢一致，溫度在0℃以前變化較快，低于0℃以后變化趨于平緩.實際工程中，可以在制冷系統(tǒng)允許的情況下選擇較低的鹽水溫度以加快施工進(jìn)度.

圖11 路徑C1上3號觀測點不同鹽水降溫計劃的溫度變化曲線

5.3 不同相變潛熱相變潛熱指單位質(zhì)量的物質(zhì)在等溫等壓情況下，從一個相變化到另一個相吸收或放出的熱量.土體相變潛熱與土體熱穩(wěn)定相關(guān)，根據(jù)本地層的相變潛熱，討論分別增加和減少10%、20%、30%時，土體溫度場變化規(guī)律.圖12為不同相變潛熱與原模型的相變潛熱的對比曲線.由圖可知，土體溫度在0℃以上時，各個曲線沒有太大差別，幾乎重合為一條曲線，在溫度降到0℃以下后，曲線變化才稍微有些區(qū)別.因此相變潛熱在土體溫度在0℃以上時對土體的影響效果較小，在降溫到0℃以下后影響效果才凸顯.

圖12 路徑C1上3號觀測點不同相變的溫度變化曲線

5.4 討 論以上分析了幾種不同因素對凍結(jié)溫度場的影響規(guī)律，其中凍結(jié)40 d時，不同導(dǎo)熱系數(shù)的平均溫差為1℃，不同比熱容的平均溫差為0.5℃，不同鹽水流量的平均溫差為2.7℃，不同相變潛熱的平均溫差為0.21℃，因此導(dǎo)熱系數(shù)和鹽水流量對凍結(jié)溫度場的變化有較大影響，比熱容的影響較小，相變潛熱對溫度場變化幾乎沒有影響，實際工程中可以主要考慮導(dǎo)熱系數(shù)和鹽水流量對溫度場變化的影響.另外土體的含水量是影響凍結(jié)效果的關(guān)鍵因素，土體含水量對溫度場的影響主要表現(xiàn)在土體的導(dǎo)熱系數(shù)，通過其他學(xué)者的試驗［21-22］得到土體含水量越大，粉質(zhì)黏土的導(dǎo)熱系數(shù)越大.

6 結(jié)論

本文以內(nèi)蒙古呼和浩特市地鐵2號線1號聯(lián)絡(luò)通道為背景工程，利用ADINA數(shù)值分析軟件建立三維瞬態(tài)溫度場模型，對聯(lián)絡(luò)通道的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究數(shù)值模擬溫度場與實際工程溫度場的區(qū)別，討論了不同因素對模擬凍結(jié)溫度場的影響，得到以下結(jié)論：

1）觀測不同凍結(jié)時間不同截面的溫度場變化圖，在凍結(jié)20 d時，-1℃等溫線已經(jīng)完成交圈，并且凍結(jié)管排布越密集，凍結(jié)管周圍的溫度降低越快，形成凍結(jié)帷幕的時間越短；在凍結(jié)40 d后，凍結(jié)管周圍的土體平均溫度低于-10℃，形成完整封閉的凍結(jié)帷幕，并且溫度場中心溫度在0℃～5℃之間，降低了聯(lián)絡(luò)通道開挖的難度.

2）在凍結(jié)40 d時，x=-6 m截面所形成的凍結(jié)帷幕厚度平均厚度均大于2 m，x=-8.1 m和x=-10.3 m截面聯(lián)絡(luò)通道兩腰的凍結(jié)帷幕較小，為危險截面.土體的開挖會打斷土體熱交換的平衡，因此在開挖時需要注意聯(lián)絡(luò)通道薄弱位置土體的溫度，保證聯(lián)絡(luò)通道開挖的安全.

3）通過對比同一觀測點的實際測量溫度與數(shù)值模擬溫度，溫度變化曲線基本一致，驗證了利用數(shù)值模型來反映實際工程的可靠性.

4）土體的熱物理性質(zhì)對溫度場變化有著至關(guān)重要的影響，導(dǎo)熱系數(shù)的增加與溫度的傳遞速率成正比關(guān)系，導(dǎo)熱系數(shù)越大，溫度的傳遞速率越快，形成凍結(jié)帷幕的時間越短；比熱容的增加則與溫度的傳遞速率成反比關(guān)系，比熱容越大，溫度的傳遞速率越慢，形成凍結(jié)帷幕的時間越長.在修建聯(lián)絡(luò)通道時可以選擇導(dǎo)熱系數(shù)大，比熱容小的土體，這樣可以提高凍結(jié)帷幕形成速度，加快施工進(jìn)度.

5）鹽水的溫度也是影響凍結(jié)壁形成速率的主要因素，改變鹽水流量可以改變鹽水的溫度，從而改變鹽水降溫計劃.鹽水溫度越低，凍結(jié)帷幕的形成速度越快，凍結(jié)效果越好，且在不同鹽水降溫計劃下，溫度變化趨勢一致，由快逐漸平緩.實際工程中，可以在制冷系統(tǒng)允許的情況下選擇越低的鹽水溫度以加快施工進(jìn)度.

6）相變潛熱在凍結(jié)期間對溫度場變化影響較小，在土體溫度在0℃以上時，不同的相變潛熱溫度變化曲線幾乎重合為一條曲線；溫度降到0℃以下后影響效果才顯現(xiàn).因為相變潛熱對溫度場的影響較小，所以在實際工程中可以不需要重點考慮相變潛熱對溫度場的影響.