（桂林理工大学，广西 桂林 541000）

0 引言

人工冻结法施工具有防水性能好和无污染的特性，可在复杂的工程地质和水文地质条件下形成冻土墙，常用来解决传统岩土工程方法难于解决的问题[1-3]。

由于人工冻结法施工过程中，地层温度场会产生很大变化[4-5]。掌握土体冻融过程中冻土帷幕温度场发展与分布规律，分析各因素对温度场的影响，了解不同土层温度场的发展与分布规律是人工冻结法施工的关键[6]。

为促进人工冻结技术的推广应用，本文以某地铁区间隧道盾构出洞水平冻结工程为例，对水泥改良土冻结温度场进行了三维有限元分析，并研究了导热系数、盐水温度、环境温度、土体初始温度、隧道覆土厚度等因素对温度场的影响规律。

1 计算模型

1.1 计算模型

根据实际工程中冻结管的布置及冻融影响范围，计算区域取隧道出洞洞中线上方至地面、下取20m，沿隧道纵向长40m、宽80m，坐标原点位于隧道中心，x 轴与隧道中心线重合，y 轴为垂直x 轴的水平轴，z 轴与水平面垂直。网格采用三维八节点单元划分，最大划分间距为2m。图1为冻结温度场有限元计算模型。

图1 冻结温度场有限元计算模型及网格划分

1.2 计算参数

有限元模拟计算时，视土体初始温度场为均匀温度场，冻结前土体初始温度为15℃。计算过程中大气温度设为恒温，取平均气温25℃。土体与大气接触边界对流换热系数取8.5 kJ/（h·m2·K），混凝土与大气接触边界对流换热系数取50 kJ/（h·m2·K）。原状土导热系数取1.10 W/（m·K）、比热容取1.68 kJ/（kg·K）；水泥土导热系数取1.56 W/（m·K）、比热容取1.69 kJ/（kg·K）；……