聚氨酯保温对冻结温度场影响的数值模拟与实测分析

“聚氨酯保温对冻结温度场影响的研究探讨了在张集煤矿副井冻结法施工中，采用聚氨酯保温措施对冻结管周围土体温度变化的影响。通过数值模拟和现场实测，研究发现聚氨酯保温能有效减缓土体降温速度，降低温度峰值，减少低温盐水对土体的冷效应，从而减轻冻胀融沉对井架基础的危害。” 本文主要关注的是在煤矿冻结法施工过程中，如何通过聚氨酯保温技术来改善冻结温度场，降低井架基础因冻胀融沉而受到的影响。在张集煤矿副井的建设中，由于井架基础位于冻结区，为了保护基础不受冻胀作用的破坏，施工方采取了聚氨酯保温措施对冻结管进行处理。 研究采用了数值模拟和现场实际测量两种方法来对比分析保温和未保温情况下冻结管周围的土体温度变化。数值模拟结果显示，聚氨酯保温可以显著减缓冻结管附近土体的冷却速率，降低温度峰值。这意味着在保温层的作用下，土体的冻结过程得到了延缓，减少了冻胀的可能性。同时，实测数据也证实了这一点，保温层内外侧的温差可达30℃，表明降温主要发生在保温层内部，有效地隔离了低温盐水对周围土体的直接影响。 聚氨酯保温层的使用显著削弱了低温盐水对土体的冷却效果，降低了土体的冻胀作用。这在一定程度上确保了冻结期结束后，土体融化不会对井架基础造成不利影响，保障了井筒施工的安全性和稳定性。在冻结法凿井中，尤其是在永久井架基础施工期间，防止井壁段和井架基础冻结是至关重要的。目前，通过增设隔温孔或冻结管保温是解决此类问题的常见方法，张集煤矿副井的实例展示了聚氨酯保温的有效性。 工程概况部分提到，张集煤矿副井有4圈冻结孔，包括主冻结孔、辅助冻结孔和防片帮孔，其中对主冻结孔采用了聚氨酯保温处理。这一措施是基于对井架基础保护的需求，通过数值模拟和现场监测，为未来类似工程提供了保温技术应用的参考依据。 聚氨酯保温技术在冻结法凿井中的应用，对于控制冻结温度场，减少冻胀融沉风险，以及保护井架基础安全具有显著效果。通过科学研究和实践，该技术有望在更多类似工程中得到推广和应用。