| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| Chapter 1 Introduction | 第10-16页 |
| 1.1 The research background and significance | 第10-11页 |
| 1.2 Artificial Ground Freezing | 第11-13页 |
| 1.2.1 Types of artificial ground freezing | 第12-13页 |
| 1.3 Potential problems | 第13-14页 |
| 1.4 Organization of Thesis | 第14-16页 |
| Chapter 2 Literature review | 第16-33页 |
| 2.1 General | 第16页 |
| 2.2 Analysis methods of artificial ground freezing | 第16-20页 |
| 2.2.1 Empirical methods | 第16-17页 |
| 2.2.2 Analytical solutions | 第17-19页 |
| 2.2.3 Numerical analyses methods | 第19-20页 |
| 2.3 Design principle of Ground Freezing | 第20页 |
| 2.4 Thermal Analysis for Design of artificial ground freezing | 第20-23页 |
| 2.4.1 Initial ground temperature | 第21页 |
| 2.4.2 Thermal Conductivity | 第21-22页 |
| 2.4.3 Specific Heat | 第22页 |
| 2.4.4 Freezing coolant temperature | 第22-23页 |
| 2.4.5 Radius of freeze tubes | 第23页 |
| 2.5 Structural analysis for the design of artificial ground freezing | 第23-26页 |
| 2.5.1 Geometry | 第24-25页 |
| 2.5.2 Soil conditions | 第25页 |
| 2.5.3 Groundwater flow | 第25-26页 |
| 2.5.4 Groundwater contaminants | 第26页 |
| 2.6 Mechanical behavior of frozen soil | 第26-27页 |
| 2.7 Water content behavior | 第27-28页 |
| 2.8 Ground freezing Failures | 第28-31页 |
| 2.8.1 Structural Considerations | 第28-29页 |
| 2.8.2 Groundwater Considerations | 第29页 |
| 2.8.3 Ground water velocity considerations | 第29-30页 |
| 2.8.4 Ground movement considerations | 第30页 |
| 2.8.5 Construction considerations | 第30-31页 |
| 2.9 Temperature measurements in ground freezing | 第31-32页 |
| 2.9.1 Temperature sensors for soil | 第31页 |
| 2.9.2 Temperature sensors for cooling liquid | 第31-32页 |
| 2.9.3 Gradient probes | 第32页 |
| 2.10 Brief Summary | 第32-33页 |
| Chapter 3 Numerical study of artificial ground freezing in tunneling subjected to seepage flow | 第33-55页 |
| 3.1 Introduction | 第33页 |
| 3.2 Research plan | 第33-34页 |
| 3.3 Model Setup | 第34-35页 |
| 3.4 Computational models | 第35页 |
| 3.5 Finite Element Modeling | 第35-37页 |
| 3.5.1 Ground modeling | 第35-36页 |
| 3.5.2 Freezing pipes Modeling | 第36-37页 |
| 3.6 Governing Equations | 第37-39页 |
| 3.6.1 Brinkman equation | 第37-38页 |
| 3.6.2 Heat transfer in a porous medium | 第38-39页 |
| 3.7 Initial and Boundary conditions | 第39页 |
| 3.8 Seepage flow | 第39-40页 |
| 3.9 Mesh and Elements types | 第40-41页 |
| 3.10 Simulation Results | 第41-51页 |
| 3.10.1 Temperature distribution in the absence of seepage flow | 第41-43页 |
| 3.10.2 Temperature distribution at seepage velocity of 0.5 m/d | 第43-44页 |
| 3.10.3 Temperature distribution at seepage velocity 1 m/d | 第44-46页 |
| 3.10.4 Temperature distribution at water seepage velocity 1.5 m/d | 第46-47页 |
| 3.10.5 Temperature distribution at water seepage velocity 2 m/d | 第47-49页 |
| 3.10.6 Comparison of Temperature distribution at different water Seepage velocities at upstream monitoring point M_1 | 第49-50页 |
| 3.10.7 Comparison of Temperature distribution at different water Seepage velocities at downstream monitoring point M_2 | 第50-51页 |
| 3.11 Effect of different soil types on Artificial Ground freezing | 第51-53页 |
| 3.11.1 Introduction | 第51页 |
| 3.11.2 Simulation Results of behavior of artificial ground freezing for different soil types | 第51-53页 |
| 3.12 Brief Summary | 第53-55页 |
| Chapter 4 Validation of numerical work with past experimental results | 第55-62页 |
| 4.1 Introduction | 第55页 |
| 4.2 Experimental model | 第55-56页 |
| 4.3 Finite Element Modeling | 第56-57页 |
| 4.3.1 Ground Modelling | 第56-57页 |
| 4.3.2 Initial and Boundary conditions | 第57页 |
| 4.3.3 Mesh and Elements types | 第57页 |
| 4.4 Comparison of numerical and past experimental results | 第57-61页 |
| 4.4.1 Temperature distribution in the absence of seepage flow | 第57-59页 |
| 4.4.2 Temperature distribution at water seepage velocity 1.5 m/d | 第59-60页 |
| 4.4.3 Temperature distribution at water seepage velocity 2.1 m/d | 第60-61页 |
| 4.5 Brief Summary | 第61-62页 |
| Chapter 5 Numerical Simulation of artificial ground freezing for Harbin metro station tunnel | 第62-75页 |
| 5.1 Project overview | 第62页 |
| 5.2 Weather conditions | 第62页 |
| 5.3 Geological Situation | 第62-64页 |
| 5.4 Construction scheme Design | 第64页 |
| 5.5 Freezing hole arrangement | 第64页 |
| 5.6 Freezing wall Design | 第64页 |
| 5.7 Main Construction Technology parameter | 第64-66页 |
| 5.8 Numerical Simulation of Harbin metro station tunnel project | 第66-69页 |
| 5.8.1 Introduction | 第66页 |
| 5.8.2 Computational models | 第66页 |
| 5.8.3 Ground modeling | 第66-67页 |
| 5.8.4 Modeling of freezing pipes | 第67-69页 |
| 5.9 Initial and Boundary conditions | 第69-70页 |
| 5.10 Governing Equations | 第70-71页 |
| 5.10.1 Heat transfer in a porous medium | 第70-71页 |
| 5.11 Mesh and Elements types | 第71页 |
| 5.12 Simulation results | 第71-72页 |
| 5.13 Comparison of numerical data and in-situ measurement results | 第72-74页 |
| 5.14 Brief summary | 第74-75页 |
| Conclusions | 第75-77页 |
| References | 第77-83页 |
| Acknowledgement | 第83-84页 |
| Resume | 第84页 |
