矿井井筒工程的设计与冻结温度场模拟开题报告

1. 研究目的与意义

近年来矿井的建设加快，并且新建矿井多在深部煤层，地质条件复杂，大多数采用冻结法凿井。本次毕业设计，结合给定的工程地质与水文地质条件，依据相应工程进行多圈管冻结温度场的数值计算。通过本设计，学会分析冻结温度场发展和分布规律，以及监测井壁受力，研究冻结压力与井壁共同作用的相互关系，为以后新矿区建井提供宝贵经验。初步掌握人工冻结工程的设计能力和基本的研究开发能力，培养一定的综合分析能力解决实际问题的能力。

2. 国内外研究现状分析

人类研究冻结温度场已经有多年之久，早期由于受科技水平限制，仅仅是表面和感知的认识。到20世纪早期，俄国创建了冻土研究委员会，真正的广泛研究冻土。在20世纪中叶经历了两次发展相对较快的时期，先后研究热力学、热物理学、土壤水热改良、工程建筑地基稳定性。在20世纪70年代，前苏联利用计算机数值方法在冻土领域广泛应用，解决了复杂几何形状和地质条件、考虑热质交换的非线性问题等难题，同时在深度和广度上有了进一步发展。同苏联一样，北美和欧洲的一些国家，为了开发自然资源，也推动了冻土温度场以及相关学科的研究。20世纪初，加拿大为了对极地多年冻土区石油、天然气等资源的开发，开始蓬勃发展冻土研究。随后进入了一个研究新高潮，将现代计算机数值模拟和检测技术也应用在冻土领域。1955年，中国和波兰合作首次采用冻结法施工。1956年，在苏联专家的帮助下，我国第一次自己设计用冻结法凿井施工。此后冻结法凿井得到了广泛的应用，冻结法凿井也成为井筒施工中最主要的方法。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：以实测资料为基础，利用adina软件对冻结温度场进行模拟，探求冻融期矿井中的温度场效应。

计划：1~2周：阅读文献形成文献综述

3~4周：学习adina软件并进行温度场数值计算模拟

4. 研究创新点

研究人工冻结法加固地基，分析冻结温度场发展和分布规律。通过ADINA实现温度场数值计算，研究分析各因素对冻结温度场的影响。