[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610240248.4
• 申請(qǐng)日: 2016-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105926654B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪靜;王容;傅喻;周倩;陳嫣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02D19/14
• 分類(lèi)號(hào): E02D19/14;E02D33/00
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法，具體涉及一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

人工地層凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)使地層中的水結(jié)冰，把天然巖土變成凍土，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水對(duì)地下工程的滲透，以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行地下工程施工的特殊施工技術(shù)，凍結(jié)法的實(shí)質(zhì)是利用人工制冷臨時(shí)改變巖土性質(zhì)用以固結(jié)地層，方便施工。對(duì)于凍結(jié)壁溫度的檢測(cè)與分析對(duì)于施工非常重要，現(xiàn)有的分析方法中，大多都是二維模型，二維模型的精確度不是特別高，而且不能完全保證施工的安全，因?yàn)橥馏w從上到下的溫度不是完全一致的，是有一定的差別的，甚至差別還很大，這樣就給凍結(jié)法施工造成了很大的誤差，安全性也得不到保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的，目的在于提供一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法，用于計(jì)算凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型。

本發(fā)明提供了一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法，具有這樣的特征，包括以下步驟：

步驟1，在需要開(kāi)挖的土層或巖層的基坑周?chē)_(kāi)鉆復(fù)數(shù)個(gè)樁基孔，往樁基孔內(nèi)放入凍結(jié)管，使用冷凍機(jī)通過(guò)凍結(jié)管對(duì)樁基孔進(jìn)行冷凍，經(jīng)過(guò)一段凍結(jié)時(shí)間后，在樁基孔周?chē)玫絻鼋Y(jié)壁；

步驟2，圍繞樁基孔鉆復(fù)數(shù)個(gè)檢測(cè)孔，均勻設(shè)置在樁基孔的周?chē)?/p>

步驟3，在檢測(cè)孔內(nèi)分別放置高靈敏度溫度計(jì)，用于測(cè)量檢測(cè)孔內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)；

步驟4，應(yīng)用格林公式得出凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型數(shù)學(xué)表達(dá)式，以及

步驟5，根據(jù)步驟3測(cè)量得出的所述溫度數(shù)據(jù)，取互為反演點(diǎn)的兩點(diǎn)的所述溫度數(shù)據(jù)為一組數(shù)據(jù)，以對(duì)應(yīng)的多組數(shù)據(jù)為條件，應(yīng)用格林函數(shù)建立的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型數(shù)學(xué)表達(dá)式，得到所述凍結(jié)壁內(nèi)的溫度場(chǎng)三維模型數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明提供的一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，凍結(jié)時(shí)間大于24小時(shí)。

在本發(fā)明提供的一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟2中的檢測(cè)孔的深度與樁基孔的深度相同。

在本發(fā)明提供的一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟2中的檢測(cè)孔直徑為10mm-15mm。

在本發(fā)明提供的一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟2中的檢測(cè)孔數(shù)量為8-12個(gè)。

在本發(fā)明提供的一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟2中的檢測(cè)孔的中心與樁基孔外緣的距離為1500-2500mm。

在本發(fā)明提供的一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟2中，檢測(cè)孔均勻設(shè)置在樁基孔的周?chē)纬?-3圈，每圈檢測(cè)孔的數(shù)量為8-24個(gè)。

在本發(fā)明提供的一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟4中的所述凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

以基坑的中心為原點(diǎn)o，建立XYZ空間直角坐標(biāo)系，x₀、y₀、z₀為M₀的坐標(biāo)，t₀為M₀處的溫度，x₁、y₁、z₁為M₁的坐標(biāo)，t₁為M₁處的溫度；n為空間內(nèi)外法單位向量；T₀是凍結(jié)管的溫度。

ds＝[(dx)^2+(dy)^2]^1/2

發(fā)明的作用與效果

本發(fā)明所涉及的一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法為數(shù)學(xué)物理方法在工程實(shí)踐中的新應(yīng)用，本發(fā)明方法使用簡(jiǎn)單方便，在實(shí)際應(yīng)用中只需把各個(gè)邊界條件代入到方程中，就可以計(jì)算出溫度場(chǎng)的三維模型，由于采用了積分函數(shù)法與計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合方式，計(jì)算結(jié)果精確度高。故本發(fā)明的一種基于格林公式的凍結(jié)壁內(nèi)溫度場(chǎng)的三維模型設(shè)計(jì)方法具有使用簡(jiǎn)單方便，結(jié)果精確度高，能保證施工安全的特點(diǎn)，在建筑施工領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中開(kāi)挖的基坑及樁基孔位置的示意圖。

具體實(shí)施方式