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| 1 | 三排管冻结温度场的势函数叠加法解析解显示文摘基于水-热异类相似原理,根据传热过程与地下水流动相似的特点,利用水力学中速度势函数叠加原理,验证了现有的单管、单排管及双排管冻结温度场解析解。进而针对三排管冻结,引入'遮挡系数',类比推导3排管冻结温度场解析解,并用热学数值模拟方法加以验证。研究结果表明,解析解计算结果与数值模拟结果较吻合,证明推导过程正确,为今后多排管冻结温度场解析解的推导提供一定的思路,得到的结果可靠,能为3排冻结管冻结设计施工提供理论指导。 | 胡向东 汪洋 | 2012 | 岩石力学与工程学报2012，31，5： | 37 |
| 2 | 环形单圈管冻结稳态温度场解析解显示文摘人工地层冻结技术被广泛应用于地下工程施工中。冻结温度场的计算是人工冻结法理论研究的基础,也是冻结施工设计的重要依据。人工地层冻结施工常使用环形单圈冻结管冻结,而至今尚无关于其温度场的解析解。基于水-热异类相似原理,根据传热过程与地下水流动相似的特点,利用保角映射、汇源反映和势函数叠加原理,类比推导了环形单圈冻结管稳态温度场解析解,并用热学数值模拟方法加以验证,同时提出了简化的解析公式。结果表明,解析解计算结果与数值模拟结果较吻合,其简化公式得到的结果与原解析公式基本一致。在解析公式的基础上,经过简化,反推得到外部冻结壁厚度公式。解析解、简化公式以及厚度公式可为环形单圈冻结施工与设计提供理论的依据与指导。 | 胡向东 陈锦 汪洋 李伟平 | 2013 | 岩土力学2013，34，3： | 37 |
| 3 | 直线形单排管冻土帷幕平均温度计算方法显示文摘冻土帷幕平均温度是人工地层冻结工程设计、施工和安全管理的重要参数.为了确定单排管冻土帷幕的平均温度,进而确定冻土的力学参数和冻土帷幕的承载能力,为冻土帷幕的安全状态作出评价.以单排管冻土帷幕温度场的巴霍尔金解析解为基础,建立了直线形单排管冻土帷幕的平均温度的两种计算模型——等效梯形法和等效三角形法模型,该模型以冻土帷幕某一横截面厚度上的等效梯形法或等效三角形法计算的平均温度来等效整体冻土帷幕的平均温度.在实际工程中可能出现的冻结管平面布置参数变化范围中,全面考察了冻土帷幕平均温度等效梯形法和等效三角形法计算结果与依据巴霍尔金解析解数值积分计算结果的误差.结果表明,等效梯形法和等效三角形法计算的冻土帷幕平均温度误差很小,优于流行的计算方法. | 胡向东 | 2010 | 冰川冻土2010，32，4： | 29 |
| 4 | 直线双排管冻结壁平均温度的等效抛物弓形模型显示文摘在双排管冻结壁温度场的巴霍尔金(Бахолдин)解析解和考虑地层实际冻结温度时该解的修正解的基础上,建立了一种双排管冻结壁的平均温度解析计算模型——等效抛物弓形模型。该模型以冻结壁某一横截面厚度上的等效抛物弓形法计算的平均温度来等效整体冻结壁的平均温度。在实际工程中可能出现的冻结管平面布置参数变化范围内全面考察了冻结壁平均温度等效抛物弓形计算结果与依据巴霍尔金解析解数值积分计算结果的误差以及误差规律。结果表明,等效抛物弓形计算的冻结壁平均温度误差较小,具有足够的工程精度。 | 胡向东 赵飞 佘思源 舒畅 | 2012 | 煤炭学报2012，37，1： | 27 |
| 5 | 人工冻结法单管冻结引起周围土体温度场变化的研究显示文摘为了研究人工冻结法单管冻结引起周围土体温度场的瞬态变化,文章根据冻结峰面将土体分为冻结区及降温区,并构建了相应的人工冻结相变温度场模型;采用变量代换的方法求解了单管冻结相变热传导控制方程,得出了用指数积分函数表示的冻结管周围土体温度瞬态变化的解析表达式;将指数积分函数级数展开式取有限项,计算得出了冻结管周围土体冻结区及降温区温度场分布的解析表达式;结合一工程算例探讨了土体冻结温差、冻结管吸热系数、单位体积土体的结冰潜热等因素变化对人工冻结温度场的影响。研究结果表明:土体冻结温差越大,冻结峰面半径发展速度越慢;冻结管吸热系数越大,土体冻结锋面半径的发展速度越快;土体的结冰潜热越小,其冻结峰面半径发展速度越快。并且,这三个影响因素与冻结峰面半径的发展近似呈线性关系。 | 王志良 申林方 谢建斌 | 2014 | 现代隧道技术2014，51，1： | 22 |
| 6 | 主隧道结构散热对联络通道冻结效果的影响显示文摘在采用人工冻结法施工的联络通道中,主隧道管片的散热对管片附近土体的冻结效果有很大的削弱作用。通过施工现场的温度监测数据,研究管片散热对联络通道中土体温度场发展状态的影响,发现管片外侧喇叭口部位土体无论在冻土温度还是在冻土帷幕的厚度上都较未受影响区相差很大,受影响区冻土帷幕厚度最小处仅为未受影响区厚度的一半,且随着冻结的持续进行,喇叭口部位土体的温度场在一定时期达到热交换的平衡状态,持续冻结对此区域的冻结效果增强不明显,只会降低未受管片散热影响区域的土体温度。绘出冻土帷幕的发展变化过程。最后在影响分析的基础上对联络通道的安全施工提出了建议。 | 胡向东 赵飞 | 2009 | 岩石力学与工程学报2009，28，A01： | 16 |
| 7 | 3排管冻结梯形-抛物弓叠合等效温度场模型和平均温度显示文摘由于3排管冻结温度场的复杂性,不便于对冻土帷幕温度场进行简便描述。故以现有的3排管冻结温度场的势函数叠加法解析解为理论基础,根据温度场的周期性,选择主面与界面之间的合适位置作为等效截面,以等效截面的温度场等效整体温度场。以平均温度为检验标准,简化等效截面的温度场曲线,得出方便应用的梯形抛物弓叠合等效温度场模型。基于等效温度场模型确定平均温度计算方法,得出免于积分运算的平均温度简便计算公式。该公式计算精度满足工程要求,表明等效温度场及其平均温度计算方法具有良好的实用性。 | 胡向东 任辉 | 2014 | 煤炭学报2014，39，1： | 13 |
| 8 | 环形双圈管冻结稳态温度场广义解析解显示文摘对于环形布管冻结稳态温度场的解,目前仅有单圈管冻结条件下的解析解,对于双圈管冻结尚无解答。首先建立环形双圈管冻结稳态温度场的模型。然后,应用保角变换将广义环形双圈管(冻结圈内部未冻实)模型变换为直线型排布的模型,依据调和方程边界可分离性,将直线型排布模型分解为2个特殊单排管冻结问题,从而得到广义环形双圈管的温度场解析解。最后,应用ANSYS进行了热力学数值模拟计算和物理模型实验结果以验证解析解。结果表明:在冻土帷幕充分交圈后,数值模拟结果和解析解结果基本一致,与实测温度的吻合度也很高。 | 胡向东 方涛 韩延广 | 2017 | 煤炭学报2017，42，9： | 12 |
| 9 | 单排管冻结巴霍尔金温度场控制参数敏感度分析显示文摘施工中常采用巴霍尔金公式根据现场实测的测温点温度数据,结合冻结孔布置方案来反算冻土帷幕厚度。为了使反算结果更加准确,针对巴霍尔金公式中的测温点位置、测温点温度及冻结管外表面温度3个参数对冻土帷幕厚度反算值影响的敏感度进行分析。结果表明:3个参数对冻土帷幕厚度的测算均有较大影响;测温点位置布置在冻土帷幕边界附近时能得到比较准确的计算结果;测温点温度的测量误差越大计算结果的误差也越大;冻结管外表面温度产生较大波动也会导致计算结果产生较大波动。 | 胡传鹏 胡向东 朱合华 | 2011 | 煤炭学报2011，36，6： | 12 |
| 10 | 人工地层冻结稳态温度场解析解研究进展显示文摘人工地层冻结法由于其诸多的优越性,被广泛应用于地下工程施工中。温度场解析解是冻结法研究的基础,研究意义重大。将冻结管布置分为单管、少量管、排形布管(单排、双排、3排、多排)和圈形布管(单圈、双圈、3圈)等几种形式,归纳总结这几种布管形式的稳态温度场解析解研究成果,并提出了未来研究的方向。 | 胡向东 邓声君 汪洋 陈锦 张洛瑜 郭旺 韩延广 | 2015 | 建井技术2015，36，5： | 12 |
| 11 | 管幕冻结特殊布管形式稳态温度场解析解显示文摘为了给管幕冻结这一新型地下工程施工方法的设计与施工提供参考,针对港珠澳大桥拱北隧道口岸暗挖段的管幕冻结工法,考虑积极冻结过程中所使用的'圆形主力冻结管'和'异形加强冻结管'2种类型冻结管的特殊布置形式,通过对实际问题进行适当简化,提出单圈冻结管错位布置的冻结模型。在此基础上,首先利用保角变换将单圈管不等距模型转化为单排管不等距模型,然后结合Laplace方程边界条件可分离的特性,利用2个单排管等间距模型叠加求解单排管不等距模型,最后得到管幕冻结法单圈管错位布置的温度场解析解。结合该解析解,选取管幕冻结法布管形式1个周期单元上3个特征位置的截面进行温度分析,并利用ANSYS数值软件对特征面上的理论温度分布进行对比验证,最后根据拱北隧道实际施工参数对其管幕冻结效果进行求解分析和直观的温度场云图展示。研究结果表明:在管幕冻结法冻结管单圈错位布置形式下,各特征面的温度均能降至较低的负温,远低于土体冻结温度,'管间封水'的效果能够得到保证;对比而言主面上温度最低,较近两冻结管之间的界面1温度略低于主面温度,在冻结管布置圈径上,各组参数下界面1的温度均能达到-15℃以下,且温度随着冻结管错位角度减小而降低;各特征面上,温差最大位置出现在冻结管布置轴面上,温度差异随着冻结过程的进行逐渐减小,冻土帷幕内的温度分布趋于稳定。 | 胡向东 洪泽群 | 2018 | 中国公路学报2018，31，8： | 11 |
| 12 | 环形单圈管冻结稳态温度场一般解析解显示文摘隧道联络通道和矿山竖井冻结法施工经常采用环形布置冻结管。对于环形布管冻结温度场的解,目前仅有冻结圈内完全冻实的单圈管冻结温度场解析解,但现实冻结工程中,内部通常是未冻实的。首先应用保角变换将环形单圈管冻结模型变换为易于求解的特殊的直线型排布的模型,再结合调和方程的边界条件可分离的性质,将问题分解为单排问题和线性温度场问题,最后完成单圈管冻结圈内未冻实的温度场解析解。热力学数值模拟计算对解析解的验证结果表明:在冻土帷幕充分交圈后,数值模拟结果和解析解结果基本一致,得到的解析解具有较高的精度。同时本文解析解也适用于冻结圈内完全冻实的温度场。 | 胡向东 韩延广 | 2015 | 中南大学学报(自然科学版)2015，46，6： | 11 |
| 13 | 无限大区域内四管冻结的稳态温度场解析解显示文摘采用势函数叠加理论推导了4根冻结管以任意形式排列冻结时的稳态温度场解析解,得出了4根冻结管以等间距直线、矩形和菱形等排列时的稳态温度场特定解,并用热学数值模拟方法对解析解进行验证.结果表明,解析解的计算结果与数值模拟结果较吻合. | 胡向东 郭旺 张洛瑜 | 2013 | 上海交通大学学报2013，47，9： | 11 |
| 14 | 人工地层冻结技术在上海长江隧道工程的应用显示文摘在上海长江隧道双管之间8条连接通道的施工中,采用了人工冻结法作为临时的土体加固措施。本文简要介绍其冻结设计理念、施工计划以及风险控制方案。在施工过程中,为了掌握盐水和土体温度的变化情况,采用了一线总线数据采集记录系统,能够实现温度场分析和可视化,并根据得到的数据计算冻土帷幕厚度,从而对其安全状态做出评估以指导开挖。实测结果显示,冻结45d后冻土帷幕厚度达到2.4m,平均温度-15℃,满足设计要求。进一步分析发现,隧道管片散热会导致距离管片较远的冻土发展快于靠近管片的冻土。总体而言,冻结法技术形成的筒形冻土帷幕的强度足以满足施工要求。 | 凌宇峰 王吉云 | 2010 | 地下空间与工程学报2010，6，1： | 10 |
| 15 | 无限大区域内少量冻结管稳态温度场解析解显示文摘在人工地层冻结法施工中,为满足一些特殊的工况需求,常采用布置两管或三管等少量冻结管的形式,虽然现在已有2根冻结管排列与3根冻结管以等间距直线排列时的稳态温度场解析解,但是遇到三管以其它形式排列的情况时,这些解已经不能满足需求。采用势函数叠加理论推导了3根冻结管以任意形式排列时的稳态温度场解析解。在此基础上得出了3根冻结管以等间距和不等间距直线、等腰三角形及直角三角形等排列形式下的温度场特定解。采用热学数值模拟方法对解析解进行了验证。结果表明,解析解计算结果与数值模拟结果较吻合,解析解正确。同时验证了采用势函数叠加法推导出的两管排列与三管等间距直线排列时的稳态温度场解析解与已有解完全相同。 | 胡向东 郭旺 张洛瑜 | 2013 | 煤炭学报2013，38，11： | 10 |
| 16 | 双排管冻结稳态温度场广义解析解显示文摘人工地层冻结法施工中,对于双排的布管形式,巴霍尔金给出了双排管冻结稳态温度场解析解.但巴霍尔金解析解只针对对齐和标准错位这两种情况,不能完全满足现实的要求.针对工程中的不规则布管问题,利用调和方程边界条件可分离性,通过叠加单排冻结巴霍尔金问题解和线性温度场问题解,获得了特殊单排冻结问题的解析解;借鉴特殊单排温度场问题,完成布管形式复杂的双排管冻结温度场问题的广义解析解,并利用ANSYS数值模拟和物理模型实验结果验证了解析解的正确性. | 胡向东 韩延广 虞兴福 | 2015 | 同济大学学报(自然科学版)2015，43，3： | 9 |
| 17 | 基于CT图像三值分割的冻结岩石水冰含量及损伤特性分析显示文摘冻结岩石未冻水和冰含量及损伤特性随温度的变化规律是研究冻结法施工的矿井建设等工程安全稳定的重要问题之一。开展负温下饱水岩石CT扫描实验,获得了0,-2,-5,-10,-20,-30℃下的CT扫描图像。将最大类间方差法与遗传算法相结合,实现了冻结岩石水、冰、岩三相介质的识别及其含量的数字表述。推导出冻结岩石未冻水、冰含量与温度间的理论关系式,并探讨了冰含量和温度梯度对冻结岩石损伤特性的影响规律。结果表明:温度是引起水冰含量及分布状态变化的关键影响因素,岩石的初始损伤和温度的共同作用决定岩石冻结损伤大小。0^-5℃是冻结损伤演化起始和急剧增大阶段,-5^-10℃是冻结损伤发展阶段,-20^-30℃是冻结损伤趋于稳定阶段。将CT图像三值化处理技术与冻结岩石损伤理论相结合的方法,为冻结岩石水冰含量及宏-细观损伤特性的定量研究提供了新的研究思路。 | 刘慧 杨更社 叶万军 申艳军 张慧梅 唐丽云 | 2016 | 采矿与安全工程学报2016，33，6： | 9 |
| 18 | 含盐地层冻土帷幕安全状态判断方法的工程应用显示文摘冻结法施工广泛运用隧道联络通道,而在含盐较高的土层中运用冻结法施工与普通土层则有所不同。本文依托上海长江隧道2#联络通道冻结工程,考虑到含盐土层的影响,对双排管冻结公式进行了修正,得出在高含盐地区的冻土帷幕温度场的形成规律,并计算出冻土帷幕厚度及平均温度等指标,进而指导并确保在这种复杂工程中冻结施工的安全。 | 张军 李慕涵 胡向东 | 2010 | 地下空间与工程学报2010，6，1： | 8 |
| 19 | Average temperature calculation for straight single-row-piped frozen soil wall显示文摘The average temperature of frozen soil wall is an essential parameter in the process of design,construction,and safety management of artificial ground freezing engineering.It is the basis of calculating frozen soil's mechanical parameters,further prediction of bearing capacity and,ultimately,safety evaluation of the frozen soil wall.Regarding the average temperature of single-row-piped frozen soil wall,this paper summarizes several current calculation methods and their shortcomings.Furthermore,on the basis of Bakholdin's analytical solution for the temperature field under straight single-row-piped freezing,two new calculation models,namely,the equivalent trapezoid model and the equivalent triangle model,are proposed.These two approaches are used to calculate the average temperature of a certain cross section which indicates the condition of the whole frozen soil wall.Considering the possible parameter range according to the freezing pipe layout that might be applied in actual construction,this paper compares the average temperatures of frozen soil walls obtained by the equivalent trapezoid method and the equivalent triangle method with that obtained by numerical integration of Bakholdin's analytical solution.The results show that the discrepancies are extremely small and these two new approaches are better than currently prevailing methods.However,the equivalent triangle method boasts higher accuracy and a simpler formula compared with the equivalent trapezoid method. | XiangDong Hu SiYuan She RuiZhi Yu | 2011 | Research in Cold and Arid Regions2011，3，2： | 7 |
| 20 | 盾构隧道修复工程中的垂直冻结加固应用显示文摘在盾构隧道的修复工程中,为了隔离损坏段和完好段的联系,防止进一步的坍塌破坏,便于进行完好隧道内的清淤排水和隧道修复工作,在隧道损坏段和完好段分界处进行垂直冻结形成冻土帷幕,并布置温度监测系统进行实时监测,通过监测数据计算和分析冻土帷幕各种参数指导隧道修复工作的进行,并同时考察隧道修复工作对冻土帷幕温度的影响。计算分析表明,该冻结系统运转稳定,监测系统布置合理,冻土帷幕强度达到了设计与施工的要求。受管片切割和连续墙施工的影响冻土帷幕温度有一定升高,但是并没有高于设计冻土帷幕温度,这些工序结束后冻土温度继续下降。 | 陈弢 胡向东 | 2009 | 合肥工业大学学报(自然科学版)2009，32，10： | 7 |
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