人工地层冻结技术中，冻结帷幕平均温度是评估冻结效果与结构安全的核心参数。针对现有理论模型在-50℃深冷冻结工况下的适用性，通过模型试验与理论分析，对比了特鲁巴克模型、巴霍尔金模型、成冰公式及等效截面法等典型算法的预测精度。结果表明：成冰公式在常规及深冷工况下预测误差普遍低于8%,但冷媒流量低于3 m3/h时因热传导机制改变导致精度显著下降；巴霍尔金理论衍生模型（等效梯形法、等效三角形法等）因忽略相变潜热的时变效应，计算值较实测值系统偏低约25%。研究揭示了传统模型在深冷冻结中的适用性，研究成果为深冷冻结工程设计提供理论依据。
人工地层冻结技术中，冻结帷幕平均温度是评估冻结效果与结构安全的核心参数。针对现有理论模型在-50℃深冷冻结工况下的适用性，通过模型试验与理论分析，对比了特鲁巴克模型、巴霍尔金模型、成冰公式及等效截面法等典型算法的预测精度。结果表明：成冰公式在常规及深冷工况下预测误差普遍低于8%,但冷媒流量低于3 m3/h时因热传导机制改变导致精度显著下降；巴霍尔金理论衍生模型（等效梯形法、等效三角形法等）因忽略相变潜热的时变效应，计算值较实测值系统偏低约25%。研究揭示了传统模型在深冷冻结中的适用性，研究成果为深冷冻结工程设计提供理论依据。
人工地层冻结技术中，冻结帷幕平均温度是评估冻结效果与结构安全的核心参数。针对现有理论模型在-50℃深冷冻结工况下的适用性，通过模型试验与理论分析，对比了特鲁巴克模型、巴霍尔金模型、成冰公式及等效截面法等典型算法的预测精度。结果表明：成冰公式在常规及深冷工况下预测误差普遍低于8%,但冷媒流量低于3 m3/h时因热传导机制改变导致精度显著下降；巴霍尔金理论衍生模型（等效梯形法、等效三角形法等）因忽略相变潜热的时变效应，计算值较实测值系统偏低约25%。研究揭示了传统模型在深冷冻结中的适用性，研究成果为深冷冻结工程设计提供理论依据。
为了合理分析多冷媒非均质人工冻结壁的力学特性，将冻结壁视为弹性模量和粘聚力随半径呈线性变化的功能梯度材料，并通过引入冻胀系数n来反映冻结壁的冻胀特性，基于不同屈服准则分别推导得出考虑冻胀特性的多冷媒非均质人工冻结壁弹塑性状态下的应力、位移以及塑性区相对半径的隐式方程。计算结果表明：在考虑非均质特性后，基于M-C、D-P、广义Tresca以及双剪统一强度准则计算得出冻结壁的弹性极限承载力分别降低4.01%、4.02%、3.19%、2.57%，而塑性极限承载力分别提高8.13%、8.13%、8.04%、7.95%；进一步考虑冻胀特性后，基于四种屈服准则计算得出非均质冻结壁的弹性极限承载力分别提高6.91%、6.92%、5.93%、5.19%。以M-C准则为例，考虑冻胀特性后，当冻结壁处于弹性极限状态(rc＝1)时，非均质冻结壁内、外缘位移分别增加3.850 cm和17.159 cm；当冻结壁处于弹塑性状态(rc＝1.2)时，非均质冻结壁内、外缘位移分别增加5.544 cm和16.024 cm；当塑性区相对半径1≤rc≤1.2...
为了合理分析多冷媒非均质人工冻结壁的力学特性，将冻结壁视为弹性模量和粘聚力随半径呈线性变化的功能梯度材料，并通过引入冻胀系数n来反映冻结壁的冻胀特性，基于不同屈服准则分别推导得出考虑冻胀特性的多冷媒非均质人工冻结壁弹塑性状态下的应力、位移以及塑性区相对半径的隐式方程。计算结果表明：在考虑非均质特性后，基于M-C、D-P、广义Tresca以及双剪统一强度准则计算得出冻结壁的弹性极限承载力分别降低4.01%、4.02%、3.19%、2.57%，而塑性极限承载力分别提高8.13%、8.13%、8.04%、7.95%；进一步考虑冻胀特性后，基于四种屈服准则计算得出非均质冻结壁的弹性极限承载力分别提高6.91%、6.92%、5.93%、5.19%。以M-C准则为例，考虑冻胀特性后，当冻结壁处于弹性极限状态(rc＝1)时，非均质冻结壁内、外缘位移分别增加3.850 cm和17.159 cm；当冻结壁处于弹塑性状态(rc＝1.2)时，非均质冻结壁内、外缘位移分别增加5.544 cm和16.024 cm；当塑性区相对半径1≤rc≤1.2...
为了合理分析多冷媒非均质人工冻结壁的力学特性，将冻结壁视为弹性模量和粘聚力随半径呈线性变化的功能梯度材料，并通过引入冻胀系数n来反映冻结壁的冻胀特性，基于不同屈服准则分别推导得出考虑冻胀特性的多冷媒非均质人工冻结壁弹塑性状态下的应力、位移以及塑性区相对半径的隐式方程。计算结果表明：在考虑非均质特性后，基于M-C、D-P、广义Tresca以及双剪统一强度准则计算得出冻结壁的弹性极限承载力分别降低4.01%、4.02%、3.19%、2.57%，而塑性极限承载力分别提高8.13%、8.13%、8.04%、7.95%；进一步考虑冻胀特性后，基于四种屈服准则计算得出非均质冻结壁的弹性极限承载力分别提高6.91%、6.92%、5.93%、5.19%。以M-C准则为例，考虑冻胀特性后，当冻结壁处于弹性极限状态(rc＝1)时，非均质冻结壁内、外缘位移分别增加3.850 cm和17.159 cm；当冻结壁处于弹塑性状态(rc＝1.2)时，非均质冻结壁内、外缘位移分别增加5.544 cm和16.024 cm；当塑性区相对半径1≤rc≤1.2...
在富水且地质条件松软区域进行浅埋隧道挖掘时确保围岩稳定性的关键技术是当前隧道工程设计与施工领域亟待解决的核心难题。通过选取港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道暗挖段这一具有代表性的工程案例，采用大型有限元分析软件ABAQUS，模拟了在不同工况下人工诱导地层冷冻过程中温度场的变化及冻胀现象，揭示了冻胀效应的发生机制与演变规律，为控制施工过程中的地层变形提供了科学依据，并为后续类似工程提供参考价值。
在富水且地质条件松软区域进行浅埋隧道挖掘时确保围岩稳定性的关键技术是当前隧道工程设计与施工领域亟待解决的核心难题。通过选取港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道暗挖段这一具有代表性的工程案例，采用大型有限元分析软件ABAQUS，模拟了在不同工况下人工诱导地层冷冻过程中温度场的变化及冻胀现象，揭示了冻胀效应的发生机制与演变规律，为控制施工过程中的地层变形提供了科学依据，并为后续类似工程提供参考价值。
为探究人工地层冻结法实施过程中红黏土经历常温、冻结和冻融3种状态后的抗剪强度变化规律，采用低温MTS三轴试验系统，开展不同初始含水率、冻结温度和围压条件下重塑红黏土三轴剪切试验，探讨不同冻融状态下红黏土三轴剪切强度的特性，揭示不同条件下人工冻融全过程土体抗剪强度变化规律。结果表明：(1)冻结状态下红黏土应力-应变曲线均呈应变硬化型，常温、冻融后随围压增大，应力-应变曲线由应变软化型转为应变硬化型，较高围压(800 kPa)下表现为应变硬化；(2)冻结状态红黏土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角都随含水率增加呈先增加后减小趋势，在含水率为30%时达到峰值；土体经历常温→冻结→冻融过程，冻结状态下抗剪强度平均提升10.5倍，冻融后抗剪强度低于常温状态；(3)冻结温度越低，冻结状态下红黏土的抗剪强度越大，冻融后红黏土黏聚力、内摩擦角及抗剪强度随冻结温度降低而减小。研究成果可为红黏土地层人工冻结法施工提供理论及技术参考。
为探究人工地层冻结法实施过程中红黏土经历常温、冻结和冻融3种状态后的抗剪强度变化规律，采用低温MTS三轴试验系统，开展不同初始含水率、冻结温度和围压条件下重塑红黏土三轴剪切试验，探讨不同冻融状态下红黏土三轴剪切强度的特性，揭示不同条件下人工冻融全过程土体抗剪强度变化规律。结果表明：(1)冻结状态下红黏土应力-应变曲线均呈应变硬化型，常温、冻融后随围压增大，应力-应变曲线由应变软化型转为应变硬化型，较高围压(800 kPa)下表现为应变硬化；(2)冻结状态红黏土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角都随含水率增加呈先增加后减小趋势，在含水率为30%时达到峰值；土体经历常温→冻结→冻融过程，冻结状态下抗剪强度平均提升10.5倍，冻融后抗剪强度低于常温状态；(3)冻结温度越低，冻结状态下红黏土的抗剪强度越大，冻融后红黏土黏聚力、内摩擦角及抗剪强度随冻结温度降低而减小。研究成果可为红黏土地层人工冻结法施工提供理论及技术参考。