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盾构始发端垂直冻结温度场数值分析与现场实测
一、背景
随着城市化的不断发展和工程建设的不断扩大，越来越多的地下工程需要建设和维护。盾构机作为地下工程中使用较为广泛的一种设备，因其具有高效、安全等优点，被广泛采用。但是在盾构机施工过程中，由于其需要通过地下隧道施工，因此会对土层产生破坏，导致地层变形和水流等问题。为了解决这些问题，需要采取相应措施来保证施工过程中的安全性和可靠性，并减小对地下环境的影响。
其中，盾构始发端是盾构机施工中最重要的一个环节，也是最容易出现问题的环节。在盾构始发端施工过程中，需要针对地质条件进行合理的调整和处理，同时还需要采取一定的技术措施来确保始发端区域的稳定性。其中，冻结法被广泛应用于盾构始发端的加固和防护，其主要是通过温度场的控制来减小土层的变形和水流的影响。因此，探究盾构始发端垂直冻结温度场的数值分析和现场实测，对于提高盾构机始发端施工技术和保障施工质量具有重要的意义。
二、盾构始发端垂直冻结温度场的数值分析
1.基本原理
冻结法在盾构始发端的应用是通过垂直冻结管冻结土层，形成冻土体，以达到控制地层变形和水流量的目的。在冻结过程中，需要对垂直冻结管注入冷却剂，通过冷却剂的温度调控，控制土层的温度变化。因此，垂直冻结管的设置和冷却剂的注入是冻结法应用的关键。
2.数值模拟
在盾构始发端进行数值模拟，可以通过有限元软件进行计算，模拟冻结过程中温度场的变化。在模拟过程中，需要建立相应的模型，包括盾构始发端的地质条件、垂直冻结管的参数等。通过对不同垂直冻结管间距和注入冷却剂的速度等参数的变化，可以模拟出不同条件下的温度场变化情况，为实际施工提供参考。
3.数值分析结果
通过数值模拟可以得到在不同条件下的温度场分布情况，得出以下结论：
（1）垂直冻结管的间距对温度场分布产生较大影响。不同管间距下，温度场的变化不同。
（2）注入冷却剂的速度对温度场分布产生影响。较小的注入速度可以得到较稳定的温度场分布。
（3）地质条件对温度场的分布也有影响。较软的土层温度变化较大。
三、现场实测
为了验证数值分析结果的可靠性，需要进行现场实测。通过实测可以了解冷却剂的温度分布和管中的压力变化情况，进而判断实际施工效果是否符合预期要求。
在实测过程中，需要进行的主要工作包括：安装和调试测量设备、实时记录测量数据、分析和统计数据等。通过实测数据与数值模拟结果进行比对，可以得到以下结论：
（1）现场实测数据与数值模拟结果较为相似，验证了数值模拟的可靠性。
（2）实际施工过程中，存在一定误差，需要进行相应的调整。
四、总结
通过对盾构始发端垂直冻结温度场的数值分析和现场实测，可以得出以下结论：
（1）冻结法是保障盾构始发端施工质量和稳定性的重要技术措施。
（2）垂直冻结管间距、注入冷却剂的速度和地质条件等因素对温度场的分布产生影响。
（3）数值模拟和现场实测均是研究盾构始发端垂直冻结温度场的有效手段。
（4）实际施工过程中，需要根据地质条件、测量结果等进行相应调整，以达到预期效果。