黄土地区受季节性气候变化和昼夜交替引起冻融循环效应，导致黄土的结构和物理性质发生变化，从而影响黄土的湿陷变形特性。通过室内湿陷试验和微观结构试验，分析了冻结温度对微观结构损伤规律与宏观湿陷变形的响应是否一致。研究结果表明：控制水分场不变情况下，发现不同冻结温度在相同冻融次数条件下，湿陷变形量随冻结温度的降低逐渐减小，说明冻结温度决定冻结速率，冻结速率的快慢变化影响黄土湿陷量的大小；通过对冻融循环10次黄土进行微观结构试验，定性分析发现随冻结温度的降低，土体内部水分发生水-冰循环相变及冷生结构的生成，使土团粒之间胶结力弱化，骨架颗粒发生偏转、滑移，土体内部的颗粒形态、连接方式及分布排列方式均发生变化并形成新的稳定结构；定量分析发现概率熵、平均形状系数、分布分维、孔隙面积比例及孔径变化范围均呈现出规律性变化与定性分析结果一致。由此表明土体内部团粒、孔隙结构的变化规律印证了冻结温度的降低与黄土表现的宏观湿陷变形量逐渐减小的变化规律具有相关性。

黄土地区受季节性气候变化和昼夜交替引起冻融循环效应，导致黄土的结构和物理性质发生变化，从而影响黄土的湿陷变形特性。通过室内湿陷试验和微观结构试验，分析了冻结温度对微观结构损伤规律与宏观湿陷变形的响应是否一致。研究结果表明：控制水分场不变情况下，发现不同冻结温度在相同冻融次数条件下，湿陷变形量随冻结温度的降低逐渐减小，说明冻结温度决定冻结速率，冻结速率的快慢变化影响黄土湿陷量的大小；通过对冻融循环10次黄土进行微观结构试验，定性分析发现随冻结温度的降低，土体内部水分发生水-冰循环相变及冷生结构的生成，使土团粒之间胶结力弱化，骨架颗粒发生偏转、滑移，土体内部的颗粒形态、连接方式及分布排列方式均发生变化并形成新的稳定结构；定量分析发现概率熵、平均形状系数、分布分维、孔隙面积比例及孔径变化范围均呈现出规律性变化与定性分析结果一致。由此表明土体内部团粒、孔隙结构的变化规律印证了冻结温度的降低与黄土表现的宏观湿陷变形量逐渐减小的变化规律具有相关性。

为了探究人工地层冻结（artificial ground freezing, AGF）多圈管冻结壁温度场分布与发展规律，以淮北青东煤矿东风井为工程背景，利用现场实测数据和COMSOL Multiphysics软件建立三维冻结温度场数值计算模型，分析了立井井筒所在土层在差异冻结技术下的冻结温度场时空演化规律。研究结果表明：在对比分析中三圈管相较两圈管冻结扩展速度较快，相同的冻结时间下，冻结壁平均温度要低0.73～3.32℃·d-1，有效厚度增加0.38 m；砂土层相同冻结时间的条件下冻结壁平均温度要比黏土层低0.94～1.50℃，有效厚度增加0.21 m。冻结井筒计算范围内，径向温度场呈现出圈管之间温度低，圈管两侧温度较高的“马鞍型”分布；在土体深度方向，不同土性的土层温度梯度较为明显，具体表现为三圈管以及细砂层位温度更低，30 d左右Ⅱ层土体（三圈管砂土层）降温速率达到最大，约为1.12℃·d-1，首先完成土体降温阶段进入冻结壁交圈和拓展阶段，此时其他土层仍处于土体降温阶段。“长短腿”冻结管布置形式既可以提高井筒开挖的时间，缩短工期；又可以防...

为了探究人工地层冻结（artificial ground freezing, AGF）多圈管冻结壁温度场分布与发展规律，以淮北青东煤矿东风井为工程背景，利用现场实测数据和COMSOL Multiphysics软件建立三维冻结温度场数值计算模型，分析了立井井筒所在土层在差异冻结技术下的冻结温度场时空演化规律。研究结果表明：在对比分析中三圈管相较两圈管冻结扩展速度较快，相同的冻结时间下，冻结壁平均温度要低0.73～3.32℃·d-1，有效厚度增加0.38 m；砂土层相同冻结时间的条件下冻结壁平均温度要比黏土层低0.94～1.50℃，有效厚度增加0.21 m。冻结井筒计算范围内，径向温度场呈现出圈管之间温度低，圈管两侧温度较高的“马鞍型”分布；在土体深度方向，不同土性的土层温度梯度较为明显，具体表现为三圈管以及细砂层位温度更低，30 d左右Ⅱ层土体（三圈管砂土层）降温速率达到最大，约为1.12℃·d-1，首先完成土体降温阶段进入冻结壁交圈和拓展阶段，此时其他土层仍处于土体降温阶段。“长短腿”冻结管布置形式既可以提高井筒开挖的时间，缩短工期；又可以防...

农业冻土中的冰含量作为冻土冻融过程的关键变量之一，影响着土壤水分动态变化、土壤养分流失和农田生态环境维稳等。根据质量守恒原理和体积变换关系，自制一种农业冻土冰含量测量的试验装置，进行-20、-25、-30℃和土壤含水率为15.7%、23.5%、31.4%的冰含量测量试验。结果表明，农业冻土样品中冰含量随冻结温度降低冰质量含量增加。冻结温度达到-30℃时，冰质量含量达到一个恒定的峰值。相同冻结温度不同含水率状态下，冰质量含量百分比趋于一个平均值，且最大值和最小值之差约为2%。

农业冻土中的冰含量作为冻土冻融过程的关键变量之一，影响着土壤水分动态变化、土壤养分流失和农田生态环境维稳等。根据质量守恒原理和体积变换关系，自制一种农业冻土冰含量测量的试验装置，进行-20、-25、-30℃和土壤含水率为15.7%、23.5%、31.4%的冰含量测量试验。结果表明，农业冻土样品中冰含量随冻结温度降低冰质量含量增加。冻结温度达到-30℃时，冰质量含量达到一个恒定的峰值。相同冻结温度不同含水率状态下，冰质量含量百分比趋于一个平均值，且最大值和最小值之差约为2%。

人工冻结技术可以短期提升地层稳定性并隔绝地下水，是在江底构建临时盾构检修环境的有效方法，而已有研究成果尚无法对冻结施工过程的评价提供参考。依托南京市新济洲越江供水廊道工程，研究了盾构泥水仓内形成冻土过程中温度分布特征及影响规律。结果表明：通过盾构工作面的接力换热装置，可将地面低温盐水以较小循环压力输入冻结管，从而降低冻结管内盐水渗漏风险，在稳定冻结阶段工作面盐水温度较地面温度偏高约2.5℃;施工过程中冻结管端头温度的变化过程基本一致，但受到冻结管周围地层吸热能力差别的影响，间距较大位置的冻结管端头温度偏高约1℃;盾构结构钢材导热性能和散热系数的差别会影响冷量传递过程，造成盾构刀盘周围位置的冻土温度偏低3℃左右，而盾构面板的散热导致相应位置的冻土温度偏高约4℃;在水平冻结管最大布置间距3.12 m的条件下，冻结80 d时可将盾构泥水仓全部冻实，从而具备打开盾构泥水仓进行盾构应急检修的施工条件。

人工冻结技术可以短期提升地层稳定性并隔绝地下水，是在江底构建临时盾构检修环境的有效方法，而已有研究成果尚无法对冻结施工过程的评价提供参考。依托南京市新济洲越江供水廊道工程，研究了盾构泥水仓内形成冻土过程中温度分布特征及影响规律。结果表明：通过盾构工作面的接力换热装置，可将地面低温盐水以较小循环压力输入冻结管，从而降低冻结管内盐水渗漏风险，在稳定冻结阶段工作面盐水温度较地面温度偏高约2.5℃;施工过程中冻结管端头温度的变化过程基本一致，但受到冻结管周围地层吸热能力差别的影响，间距较大位置的冻结管端头温度偏高约1℃;盾构结构钢材导热性能和散热系数的差别会影响冷量传递过程，造成盾构刀盘周围位置的冻土温度偏低3℃左右，而盾构面板的散热导致相应位置的冻土温度偏高约4℃;在水平冻结管最大布置间距3.12 m的条件下，冻结80 d时可将盾构泥水仓全部冻实，从而具备打开盾构泥水仓进行盾构应急检修的施工条件。

钱塘江底地层富含气及动水,会明显影响江底联络通道冻结施工的温度场演变过程和分布特征。为解决该问题,通过对位于钱塘江底的杭州地铁6号线某联络通道冻结工程进行现场监测,研究冻结施工中不同位置地层温度的演变过程,分析停冻后冻结管内的温度变化特征,获得地层中含气及地下水流动对联络通道冻结温度场的影响规律。1)双侧发散布孔时,冻土向内平均发展速度是向外的1.47倍,而停冻6 h后外排和内排冻结管内的温度分别回升5℃和10℃; 2)地层中囊状气泡削弱了冻结管向周围土体的冷量传递过程,从而明显影响冻结效果,冻结过程中气泡位置的温度比冻结管终端位置偏高8～18.4℃; 3)地下水流动也会影响地层中的冷量分布,冻结57 d时冻结壁上、下游对应位置冻结管内温度相差8℃,而停冻6 h后相应位置的冻结管内温度分别回升了5℃和2℃。研究结果表明:双侧隧道内发散布孔方式可以有效解决含气及动水地层中影响联络通道冻结施工的问题,而地层中囊状气泡和地下水流动都会明显影响冻结温度场的分布特征。

钱塘江底地层富含气及动水,会明显影响江底联络通道冻结施工的温度场演变过程和分布特征。为解决该问题,通过对位于钱塘江底的杭州地铁6号线某联络通道冻结工程进行现场监测,研究冻结施工中不同位置地层温度的演变过程,分析停冻后冻结管内的温度变化特征,获得地层中含气及地下水流动对联络通道冻结温度场的影响规律。1)双侧发散布孔时,冻土向内平均发展速度是向外的1.47倍,而停冻6 h后外排和内排冻结管内的温度分别回升5℃和10℃; 2)地层中囊状气泡削弱了冻结管向周围土体的冷量传递过程,从而明显影响冻结效果,冻结过程中气泡位置的温度比冻结管终端位置偏高8～18.4℃; 3)地下水流动也会影响地层中的冷量分布,冻结57 d时冻结壁上、下游对应位置冻结管内温度相差8℃,而停冻6 h后相应位置的冻结管内温度分别回升了5℃和2℃。研究结果表明:双侧隧道内发散布孔方式可以有效解决含气及动水地层中影响联络通道冻结施工的问题,而地层中囊状气泡和地下水流动都会明显影响冻结温度场的分布特征。