为掌握多圈管冻结壁温度场形成及融化规律,进行了人工冻土多圈管冻融全过程模型试验研究。试验结果表明:冻结与融化过程中的土体温度快速变化速率相当;融化阶段,土体温度在相变点处需要保持一个相对稳定的长时间过程;融化过程中冻结壁温度沿径向方向整体呈规则的二次抛物曲线分布,冻结壁平均温度随时间变化的关系可以用幂函数来表示;在冻结91.7 h的前提下,得到冻结壁融冻时间比介于1.47～2.04之间。试验结果为井筒冻结设计、壁间注浆最佳时间选取提供了理论依据。
根据人工多圈管冻结模型试验,认为温度梯度是引起水分迁移的主要原因.提出了正冻土中水热耦合控制微分方程,并在AD INA有限元程序中实现了水、热耦合的数值模拟.数值模拟数据与模型试验中的测点温度、含水量变化规律一致,表明利用该方法可以进行人工多圈管冻结壁形成过程的水热耦合分析.