考虑相变潜热的冻胀过程离散元数值模拟及其工程应用—以郑州二七广场地铁隧道始发端加固人工冻结工程为例

摘要：为深入探究相变潜热及冻胀作用下粉质黏土地基的温度和变形特征，采用离散元软件 MatDEM以郑州二七广场地铁站的人工冻结工程为背景进行冻胀模拟，并在模拟过程中加入相变潜热模型，提取温度与位移结果并与现场实测数据进行对比。结果表明，模拟结果与实测结果基本吻合，加入相变潜热后能够更加合理有效地模拟粉质黏土地层的冻胀作用；土体竖向位移云图在冻胀过程中会呈放射状扩散，且位移量的增长速率会呈现先增大后减小的现象。本研究首次在 MatDEM 矩阵离散元软件中加入了相变潜热模型，研究成果为地层的冻胀作用的离散元模拟方法提供了新途径。 

关键词：人工冻结法；离散元；相变潜热；数值模拟；现场检测

图 4 地层及位移监测带示意图(单位 mm)

图5 离散元建模过程

图 7 土体局部温度场变化及监测点位置

图 11 监测带处颗粒竖直方向位移模拟值

姜鑫,周晓敏,马文著,位贵江.相变潜热的冻胀过程离散元数值模拟及其工程应用——以郑州二七广场地铁隧道始发端加固人工冻结工程为例[J].隧道建设(中英文),2021,41(S2):353-359.