冻土帷幕温度控制参数敏感性研究：单排管案例

本文主要探讨了单排管冻土帷幕平均温度控制参数的敏感性分析，基于巴霍尔金解析解，采用近似积分和有限元模拟方法，研究了冻结管外表面温度、冻结管间距以及冻土帷幕边界到冻结管中心的距离与冻结管间距的比值这三个关键参数对冻土帷幕整体平均温度的影响。 在冻土帷幕的工程实践中，平均温度的计算至关重要，因为它直接影响到冻土帷幕的稳定性和工程的安全性。作者们以单排管冻土帷幕的温度场为研究对象，利用巴霍尔金解析解作为理论基础，这是一种描述冻土温度场演变的数学模型。通过近似积分的方法，他们能够更精确地估算直线形单排管冻土帷幕的整体平均温度。同时，结合有限元模拟技术，进一步验证和细化了计算结果。 研究发现，冻土帷幕的整体平均温度与其关键控制参数有密切关系： 1. 冻结管外表面温度：平均温度与之成正比，即外表面温度越高，冻土帷幕的平均温度也相应增加。这表明，控制并维持适当的冻结管温度是确保冻土帷幕稳定性的关键因素之一。 2. 冻结管间距：在相同的温度偏差条件下，管间距越小，对整体平均温度的影响越大。这是因为管间距小会使得冻土帷幕内的热交换更为频繁，从而影响温度分布。 3. 边界到冻结管中心的距离与冻结管间距的比值：这一比例影响着冻土帷幕内部的温度梯度，随着冻土帷幕厚度的增加，由于热扩散的作用，误差对整体平均温度计算的影响会逐渐减小。 这些发现对于冻土帷幕的设计和施工具有实际指导意义。在设计阶段，工程师可以根据这些敏感性分析结果来优化冻结管的布置，比如调整管间距和外表面温度，以达到理想的冻土帷幕平均温度，从而提高冻土帷幕的工程性能。而在施工过程中，通过对这些参数的精细控制，可以更好地预测和控制冻土帷幕的形成过程，保证工程的稳定性。 此外，该研究还强调了敏感性分析在冻土工程中的重要性，它有助于识别关键参数，对工程决策提供科学依据，减少因参数不确定性带来的风险。未来的研究可以进一步扩展到多排管冻土帷幕或其他复杂地形条件下的敏感性分析，以提升冻土工程的精细化程度和安全性。