Akademik tadqiqotlar, tushunarli til

Verianla | O‘zbekcha akademik tadqiqotlar va ilm-fan

27 Sentabr 2026, Yakshanba
VERİANLAMustaqil ilmiy nashriyot
Menyuni ochish yoki yopish
...
Bosh sahifa / Amaliy fanlar / Energetika tadqiqotlari / Sun'iy tuproqni muzlatishda muzlagan parda qachon tutashadi? Harorat platosiga asoslangan modellashtirish va maydon monitoringi yondashuvi
Energetika tadqiqotlari

Sun'iy tuproqni muzlatishda muzlagan parda qachon tutashadi? Harorat platosiga asoslangan modellashtirish va maydon monitoringi yondashuvi

Sun'iy tuproqni muzlatish — suvli va mexanik jihatdan zaif tuproqlarni vaqtincha mustahkamlash hamda yerosti suvlarining qazish maydoniga kirishini cheklash uchun qo'llaniladigan muhandislik usulidir.

26/07/2026  Veri Anla 58 marta ko‘rildi
Sun'iy tuproqni muzlatishda muzlagan parda qachon tutashadi? Harorat platosiga asoslangan modellashtirish va maydon monitoringi yondashuvi

Sun'iy tuproqni muzlatish — suvli va mexanik jihatdan zaif tuproqlarni vaqtincha mustahkamlash hamda yerosti suvlarining qazish maydoniga kirishini cheklash uchun qo'llaniladigan muhandislik usulidir. Muzlatish quvurlarida aylantiriladigan past haroratli sho'r suv (tuzli eritma) atrofdagi tuproqdan issiqlikni yutib, g'ovak suvini muzga aylantiradi. Qo'shni quvurlar atrofida kengayib boruvchi muzlagan zonalar birlashganda, past o'tkazuvchanlikka va yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan yaxlit muzlagan tuproq pardasi hosil bo'ladi.

Ushbu tadqiqot muzlagan pardaning tutashishini (yopilishini) faqat ma'lum bir harorat chegarasiga qarab baholash o'rniga, suv-muz fazaviy o'tishi paytida hosil bo'ladigan harorat platosining davomiyligidan foydalanishni taklif etadi. Tadqiqotchilar yashirin issiqlikni umumiy entalpiya tarkibida ifodalovchi D2Q5 Lattis Boltsman (Lattice Boltzmann) modelini qurdilar; bir quvurli, ikki quvurli va ko'p quvurli muzlatish holatlarini o'rganib, modelni Xitoyning Kunmin shahridagi metro bog'lovchi yo'lagi loyihasidan olingan dala haroratlari bilan taqqosladilar.

Model natijalariga ko'ra, suvning muzlashi paytida ajralib chiqadigan yashirin issiqlik o'rta muzlatish bosqichidagi sovish tezligini sezilarli darajada pasaytiradi va taxminan −1 dan 0 °C gacha bo'lgan harorat platosini yuzaga keltiradi. Yashirin issiqlik hisobga olinmaganda 20-kunga kelib muzlagan devor qalinligi taxminan 1,35 m; yashirin issiqlik kiritilganda esa taxminan 1,18 m deb hisoblangan. Yashirin issiqlikning e'tibordan chetda qoldirilishi ushbu misolda muzlagan devor rivojlanishini taxminan %14,4 ga ortiqcha ko'rsatgan va taxminiy tutashish vaqtini qariyb 25 kundan 20 kunga qisqartirib yuborgan.

Ko'p quvurli ideallashtirilgan modelda 25 kun yakunida taxminan 1,3 m qalinlikdagi va o'rtacha −11,2 °C haroratdagi uzluksiz muzlagan parda olindi. Dala sinovida esa loyiha talabi bo'lgan 1,2 m qalinlikka model 42 kunda, real o'lchovlar 45 kunda yetdi. Muzlagan devorning o'rtacha harorati −10 °C ga yetishi modelda 38, maydonda esa 40 kun davom etdi.

Tadqiqotchilar tomonidan taklif etilgan plato davomiyligi koeffitsiyenti \(\eta=t_p/t_c\) haroratning fazaviy o'tish oralig'ida qolgan vaqtining o'rganilayotgan umumiy muzlatish davriga nisbatidir. Raqamli misollarda ichki yoki quvurlararo monitoring zonasida \(\eta\) taxminan 0,40 ga yetganda tutashish ehtimoli keskin oshishi qayd etilgan. Biroq bu ko'rsatkich bir o'zi mutlaq xavfsizlik chegarasi hisoblanmaydi. Tadqiqotning o'z xulosalariga ko'ra, mazkur mezon uzluksiz 0 °C izotermasi, loyihaga yaqin muzlagan devor qalinligi va maydon haroratlari bilan birgalikda qo'llanilishi lozim.

Sun'iy tuproqni muzlatish nima uchun qo'llaniladi?

Metro bog'lovchi yo'laklari, shaxtalar, tunnellar va chuqur poydevor chuqurliklari ko'pincha suvga to'yingan, mustahkamligi past yoki qazish paytida barqarorligini yo'qotishi mumkin bo'lgan tuproq qatlamlaridan o'tadi. Sun'iy tuproqni muzlatish usulida tuproqqa ma'lum oraliqlarda po'lat muzlatish quvurlari o'rnatiladi. Quvurlar ichidan past haroratli sho'r suv aylantirilib, atrofdagi tuproqdan doimiy ravishda issiqlik tortib olinadi.

Tuproq g'ovaklaridagi suv muzlaganda:

  • Tuproq zarralari muz bilan bog'lanib, vaqtinchalik mexanik mustahkamlikka ega bo'ladi.
  • Gidravlik o'tkazuvchanlik keskin darajada pasayadi.
  • Qazish maydoni atrofida suv o'tkazmaydigan muzlagan devor yoki parda hosil bo'ladi.
  • Yerosti qazish ishlari yanada nazoratli tarzda amalga oshiriladi.

Usulning xavfsizligi muzlagan hududlarning bir-biri bilan amalda tutashishiga va loyihada ko'zlangan devor qalinligiga yetishiga bog'liq. Muzlatish quvurlari atrofida sovuq zonalarning paydo bo'lishining o'zi yetarli emas. Qo'shni quvurlar orasidagi iliq joylar yo'qolishi, 0 °C izotermasi uzluksiz bo'lishi va talab qilingan qalinlik butun parda bo'ylab ta'minlanishi shart.

Muzlagan parda tutashishini aniqlash nega murakkab?

Amaliyotda tutashish holati ko'pincha monitoring nuqtalaridagi haroratlar, muayyan harorat chegaralari, sinov burg'ilashlari yoki hisoblangan muzlagan devor qalinligiga qarab baholanadi. Biroq bitta harorat o'lchovi fazaviy o'tishning qaysi bosqichda ekanligini har doim ham to'liq ochiqlab berolmaydi.

Masalan, kuzatuv nuqtasi 0 °C atrofida uzoq vaqt qolib ketishi mumkin. Bu holat birinchi qarashda muzlatish ilgarilamayapti deb noto'g'ri talqin qilinishi mumkin. Aslida esa atrofdan olinayotgan sovuqlik energiyasining asosiy qismi haroratni pasaytirishga emas, balki suyuq suvning muzga aylanishi paytida ajraladigan yashirin issiqlikni chiqarib yuborishga sarflanmoqda.

Shu sababli tadqiqotda haroratning nafaqat erishgan qiymati, balki fazaviy o'tish oralig'ida qancha vaqt turgani ham muzlagan parda shakllanishining ko'rsatkichi sifatida o'rganilgan.

Yashirin issiqlik harorat platosini qanday hosil qiladi?

Tuproq harorati tabiiy boshlang'ich haroratdan muzlash oralig'iga yaqinlashganda avval sezilarli issiqlik olinadi va harorat tez tushadi. G'ovak suvi muzlay boshlaganda esa energiya balansi o'zgaradi. Suvning suyuq fazadan qattiq fazaga o'tishi jarayonida ajralib chiqadigan yashirin issiqlik ham sovutish tizimi tomonidan chiqarilishi kerak.

Bu jarayon uchta asosiy bosqichni yuzaga keltiradi:

  1. Dastlabki sovish: Harorat tez pasayadi, hali sezilarli fazaviy o'tish yuz bermaydi.
  2. Fazaviy o'tish va harorat platosi: Harorat taxminan −1 dan 0 °C gacha oraliqda sekin o'zgaradi; tortib olinayotgan energiyaning asosiy qismi yashirin issiqlikka sarflanadi.
  3. Muzlashdan keyingi sovish: Fazaviy o'tish asosan yakunlangach, harorat yana tezroq pasaya boshlaydi.

Plato mutlaqo gorizontal to'g'ri chiziq bo'lishi shart emas. Tuproqning namligi, muzlash nuqtasi diapazoni, quvurgacha bo'lgan masofa va qo'shni quvurlar ta'siri sababli u past qiyalikdagi harorat zonasi ko'rinishida namoyon bo'lishi mumkin.

Issiqlik o'tkazuvchanligi va fazaviy o'tish qanday modellashtirilgan?

Tuproqdagi konduktiv issiqlik oqimi Furye qonuni bilan ifodalanadi:

\[ \mathbf{q}=-k\nabla T \]

  • \(\mathbf{q}\): Issiqlik oqimi vektori, Vt/m²,
  • \(k\): Tuproqning issiqlik o'tkazuvchanligi, Vt/(m·K),
  • \(\nabla T\): Harorat gradienti, K/m yoki °C/m.

O'tkinchi issiqlik o'tkazuvchanligi va fazaviy o'tish quyidagi energiya saqlanish tenglamasi bilan tavsiflangan:

\[ \rho C_p\frac{\partial T}{\partial t} = \nabla\cdot(k\nabla T)+S_i \]

  • \(\rho\): Tuproq zichligi, kg/m³,
  • \(C_p\): Solishtirma issiqlik sig'imi, J/(kg·K),
  • \(S_i\): Suv-muz fazaviy o'tishidan hosil bo'ladigan yashirin issiqlik manba hadi.

Tadqiqotda sezilarli va yashirin issiqlik umumiy entalpiya tarkibida birlashtirilgan:

\[ H=C_pT+\phi L \]

  • \(H\): Birlik massa uchun umumiy entalpiya, J/kg,
  • \(\phi\): Suyuq suv ulushi,
  • \(L\): Suv-muz fazaviy o'tishining yashirin issiqligi, J/kg.

Yashirin issiqlik manba hadi esa quyidagicha keltirilgan:

\[ S_i=\rho L\frac{\partial\phi}{\partial t} \]

Ushbu yondashuvda harakatlanuvchi muz-suv chegarasini har bir vaqt qadamida geometrik jihatdan alohida kuzatib borish shart emas. Suyuqlik ulushining o'zgarishi entalpiya va manba hadi orqali energiya tenglamasiga kiritiladi.

D2Q5 Lattis Boltsman modeli qanday ishlaydi?

Tadqiqotchilar harorat maydonini hisoblash uchun ikki o'lchamli va beshta diskret tezlik yo'nalishiga ega D2Q5 panjara tuzilishidan foydalanganlar. Diskret tezliklar bitta tinch holatdagi yo'nalish va to'rtta o'q bo'yicha yo'nalishlardan iborat:

\[ \mathbf{e}_i= \begin{cases} (0,0), & i=0\\ c\left( \cos\left[\frac{(i-1)\pi}{2}\right], \sin\left[\frac{(i-1)\pi}{2}\right] \right), & i=1,2,3,4 \end{cases} \]

Harorat taqsimot funksiyasining to'qnashuv va tarqalish jarayoni quyidagicha:

\[ f_i(\mathbf{x}+\mathbf{e}_i\Delta t,t+\Delta t)-f_i(\mathbf{x},t) = -\frac{1}{\tau} \left[ f_i(\mathbf{x},t)-f_i^{eq}(\mathbf{x},t) \right] +S_i \]

  • \(f_i\): i yo'nalishidagi harorat taqsimot funksiyasi,
  • \(f_i^{eq}\): Muvozanatli taqsimot funksiyasi,
  • \(\tau\): Relaksatsiya vaqti,
  • \(S_i\): Panjara birliklariga o'tkazilgan yashirin issiqlik manbai.

Muvozanatli taqsimot funksiyasi quyidagicha aniqlangan:

\[ f_i^{eq}=\omega_iT \]

Yashirin issiqlik ta'siri esa taqsimot tenglamasiga quyidagi ifoda orqali qo'shilgan:

\[ S_i=\omega_i\frac{\partial H}{\partial t} \]

PDF dagi ma'lumotga ko'ra, raqamli amaliyotda entalpiya o'zgarishi samarali hajmiy issiqlik sig'imiga normallashtirilib, ekvivalent harorat manbaiga aylantirilgan; biroq bu normallashtirishning to'liq tafsilotlari yoki hisoblash kodi ochiqlanmagan.

Chapman-Enskog ko'p masshtabli yoyilmasi orqali olingan makroskopik tenglama:

\[ \frac{\partial T}{\partial t} = \alpha \left( \frac{\partial^2T}{\partial x^2} + \frac{\partial^2T}{\partial y^2} \right) +S_i \]

hamda issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsiyenti (temperatura o'tkazuvchanlik) bog'liqligi:

\[ \alpha=c_s^2(\tau-0.5)\Delta t \]

ko'rinishidadir. D2Q5 modeli uchun \(c_s^2=0.5\) deb qabul qilingan.

Modelda qanday fizik taxminlar qo'llanilgan?

Hisoblash xarajatlarini kamaytirish maqsadida quyidagi farazlar qabul qilingan:

  • Tuproq bir jinsli (gomogen) va izotropdir.
  • Termofizik xususiyatlar hisoblash maydoni bo'ylab bir tekis taqsimlangan.
  • Yerosti suvi sizishi va namlik migratsiyasi hisobga olinmagan.
  • Issiqlik uzatish asosan konduksiya (issiqlik o'tkazuvchanlik) orqali amalga oshadi deb qabul qilingan.
  • Muzlatish quvuri sirt harorati jarayon davomida o'zgarmasdir.
  • Issiqlik o'tkazuvchanlik, zichlik va solishtirma issiqlik har bir hisoblash bosqichida doimiy deb olingan.
  • Tizim quvurlar ko'ndalang kesimi tekisligida ikki o'lchamli qilib modellashtirilgan.

Ushbu farazlar modelni hisoblash uchun qulay qilsa-da, haqiqiy maydondagi qatlamlar o'zgaruvchanligi, quvur bo'ylab uch o'lchamli ta'sirlar, yerosti suvi oqimi, muzlashdan ko'pchish, zo'riqishlar o'zgarishi va davriy sovutish kabi omillarni e'tibordan chetda qoldiradi.

Hisoblash sohasi va chegara shartlari qanday belgilangan?

PDF ning metodologiya qismida dastlab 5 × 5 m o'lchamdagi ikki o'lchamli soha va tashqi qirralarda doimiy harorat chegaralari ko'rsatilgan. Keyingi boshlang'ich va chegara shartlari bo'limida esa 15 × 15 m sohaning tashqi qirralari adiabatik deb berilgan:

\[ \frac{\partial T}{\partial n}=0 \]

Ideallashtirilgan ko'p quvurli misolda esa 9 × 9 m maydon qo'llanilgan. Bular alohida ssenariylarga tegishli bo'lishi mumkin; ammo PDF barcha holatlar uchun qaysi tashqi chegara ishlatilganini aniq tizimlashtirmagan.

Kunmin shahridagi dala tekshiruvida boshlang'ich tuproq harorati 15 °C, muzlatish quvuri sirt harorati −25 °C deb olingan. Ideallashtirilgan bir, ikki va ko'p quvurli tahlillarning katta qismida quvur harorati −30 °C ga teng.

To'r mustaqilligi (grid independence) tahlili nimani ko'rsatdi?

PDF ning 7-sahifasidagi 1-rasmda to'rtta to'r o'lchami solishtirilgan:

To'rKataklar soniTaxminiy tutashish vaqtiNisbiy hisoblash narxi
Mesh-121 00027,6 kun1,0
Mesh-238 00028,4 kun2,8
Mesh-356 00028,6 kun6,6
Mesh-481 00028,7 kun15,0

Mesh-3 va Mesh-4 o'rtasidagi tutashish vaqti farqi %1 dan kam bo'lgani sababli 56 000 katakli Mesh-3 tanlangan. Grafikda bir kunlik fizik jarayonni hisoblash uchun zarur bo'lgan protsessor (CPU) vaqti taxminan 3,2 × 10² soniyadan 4,8 × 10³ soniyaga ko'tarilgani ko'rinadi.

Shu bilan birga, maydonni tekshirish modeli quvurlar yaqinida 0,05 m va uzoqroq joylarda 0,2 m katak o'lchamiga ega bo'lgan taxminan 25 000 katakli boshqa tartibsiz to'rdan foydalangan. Ushbu ikkinchi to'r uchun yanada maydalash natijalarni %1 dan kam o'zgartirgani bildirilgan bo'lsa-da, bu ikki to'r mustaqilligi tahlilining o'zaro bog'liqligi batafsil izohlanmagan.

Bir quvurli muzlatishda harorat maydoni qanday rivojlandi?

Bir quvurli modelda tashqi diametri 108 mm va devor qalinligi 8 mm bo'lgan po'lat quvur −30 °C da 25 kun davomida ishlatilgan. PDF ning 9-sahifasidagi harorat konturlari deyarli konsentrik halqalarni ko'rsatadi.

VaqtMatnda keltirilgan past haroratli zonaMatnda keltirilgan 0 °C izotermasi
4 kun−10 °C dan past yadro radiusi taxminan 0,3 mAlohida raqamli qiymat berilmagan
12 kunPast harorat radiusi taxminan 0,8 mTaxminan 1,2 m
25 kunPast harorat radiusi taxminan 1,5 mTaxminan 2,1 m

Muzlagan hudud vaqt o'tishi bilan kengayadi, biroq issiqlik uzatish masofasining ortishi va fazaviy o'tish yashirin issiqligi tufayli kengayish tezligi sekinlashib boradi.

Shu sahifadagi grafikda 0 °C bilan chegaralangan muz fronti uchun 10 kunda 0,73 m va 25 kunda 1,15 m qiymatlari ko'rsatilgan. Ushbu ikki qiymat orasidagi o'sish taxminan %57,5 ni tashkil etadi; matnda yozilgan %73 lik o'sish va 25 kunlik taxminan 2,1 m qiymati bilan mos kelmaydi. Shu bois bir quvurli radius natijalari nashrdan oldin mualliflarning hisob-kitob fayllari orqali tekshirilishi maqsadga muvofiqdir.

Quvur harorati va tuproq o'tkazuvchanligi muzlash radiusiga qanday ta'sir qiladi?

Nazorat o'zgaruvchilari tahlilida bazaviy sharoit: 25 kun, −30 °C quvur harorati va 1,25 Vt/(m·K) tuproq issiqlik o'tkazuvchanligidir.

  • Quvur harorati −20 °C dan −40 °C gacha pasaytirilganda 25 kunlik muzlash radiusi taxminan 1,8 m dan 2,4 m gacha oshganligi qayd etilgan.
  • Quvur harorati uchun normallashtirilgan sezgirlik koeffitsiyenti 0,82 ga teng.
  • Issiqlik o'tkazuvchanlik 1,0 dan 1,5 Vt/(m·K) gacha oshganda radius taxminan 1,9 m dan 2,3 m ga chiqqan.
  • Issiqlik o'tkazuvchanlik uchun sezgirlik koeffitsiyenti 0,48 ga teng.

Tadqiqot xulosasiga ko'ra, o'rganilgan diapazonda quvur harorati bir quvurli muzlash radiusiga issiqlik o'tkazuvchanlikdan ko'ra kuchliroq ta'sir ko'rsatadi. Biroq tegishli 3-rasmdagi gorizontal va vertikal shkalalar matndagi qiymatlar bilan to'liq mos kelmagani sababli bu natijalarni umumiy tendensiya sifatida qabul qilish xavfsizroqdir.

Ikki quvurli muzlatishda sovuqlik energiyasi qanday birlashadi?

Ikki quvurli modelda quvurlar orasidagi masofa 1,5 m va quvur harorati −30 °C ga teng. Birinchi kuni ikki quvur atrofidagi harorat maydonlari mustaqil bo'ladi. To'rtinchi kuni quvurlar orasidagi izotermalar shaklini o'zgartira boshlaydi. Yigirma beshinchi kunga kelib esa har ikkala quvurni o'rab oluvchi ellips shaklidagi muzlagan zona shakllanadi.

Tadqiqotda 25-kun uchun quyidagilar qayd etilgan:

  • Quvurlar orasidagi markaziy harorat taxminan −12,8 °C,
  • Muzlagan zonaning eng katta uzunligi taxminan 3,5 m,
  • Eng katta kengligi taxminan 2,2 m.

Ushbu natija ikki quvurli maydon shunchaki ikkita alohida harorat maydonining geometrik yig'indisidan iborat emasligini, balki quvurlar o'rtasida sezilarli sovuqlik energiyasi to'planishi (akkumulyatsiyasi) sodir bo'lishini ko'rsatadi.

Ikki quvur o'rtasidagi harorat platosi qayerda hosil bo'ladi?

Ikki quvur atrofida uchta xarakterli nuqta tanlangan:

NuqtaJoylashuvi10-kun25-kunO'zgarish xarakteri
AChap quvurning tashqi tomonida, quvurgacha 0,30 m−8,2 °C−15,6 °CBosqichma-bosqich pasayish; aniq plato yo'q
BIkki quvur o'rtasida; har bir quvurgacha 0,75 m−1,2 °C−12,8 °CTaxminan 7-12 kunlar orasida yaqqol plato
CO'ng quvurning tashqi tomonida, quvurgacha 0,30 m−8,0 °C−15,4 °CBosqichma-bosqich pasayish; aniq plato yo'q

B nuqtasi har ikki quvurdan kelayotgan sovutish ta'sirida bo'ladi. Bu yerda kattaroq tuproq hajmi fazaviy o'tishga kirishgani sababli yashirin issiqlik ajralishi yaqqol namoyon bo'ladi va harorat taxminan −1 dan 0 °C oralig'ida ma'lum vaqt sekin o'zgaradi. Tadqiqot matnida plato oralig'i 10-15 kun deb ko'rsatilgan bo'lsa-da, 5-rasmdagi grafik taxminan 7-12 kunlar oralig'ini aks ettiradi.

Ko'p quvurli muzlagan parda qanday rivojlangan?

Ideallashtirilgan ko'p quvurli modelda 12 ta muzlatish quvuri 9 × 9 m maydon markazidagi bo'shliq atrofida halqa shaklida joylashtirilgan. Quvurlar orasidagi masofa 1,5 m, tashqi diametri 108 mm va quvur harorati −30 °C dir.

VaqtHarorat maydonidagi rivojlanish
1 kunHar bir quvur atrofida mustaqil, deyarli doirasimon sovuq zonalar paydo bo'ladi.
10 kunQo'shni quvurlarning harorat maydonlari bir-birini qoplaydi va quvurlar qatori bo'ylab yelpig'ichsimon bog'lanishlar hosil qiladi; parda hali to'liq tutashmagan.
25 kunMuzlagan zonalar ichkariga qarab kengayib, uzluksiz halqasimon parda hosil qiladi.

Yigirma beshinchi kunda hosil bo'lgan muzlagan parda qalinligi taxminan 1,3 m, o'rtacha harorati esa taxminan −11,2 °C deb berilgan. PDF ning 12-sahifasidagi harorat xaritalarida alohida quvur halqalari vaqt o'tishi bilan birlashib, oraliq bo'shliqni to'liq o'rab oluvchi uzluksiz past haroratli zonaga aylangani yaqqol ko'rinadi.

Pardaning ichki va tashqi tomoni nima uchun turlicha harakat qiladi?

Ichki tarafdagi tuproq tugunlari bir nechta quvurning sovutish ta'siri bitta hududda jamlanishi tufayli tezroq ta'sirlanadi. Tashqi tomonda esa sovuqlik energiyasi kengroq tuproq massasiga tarqaladi. Tadqiqotda keltirilgan qiymatlar quyidagicha:

VaqtIchki tomonTashqi tomon
10 kunTaxminan 2,3 °CTaxminan 6,8 °C
20 kunTaxminan 0 dan −1 °C gacha platoTaxminan 0 °C yaqinida sovish
25 kunTaxminan −18,5 °CTaxminan −3,2 °C

Ichki tarafdagi plato taxminan 12 kun, tashqi tarafdagi plato esa taxminan 4-6 kun davom etganligi aytilgan. Biroq platoning 20-kuni boshlanishi va 12 kun davom etishi haqidagi bayonot ayni nuqtaning 25-kunda −18,5 °C gacha sovigani haqidagi ma'lumot bilan vaqt jihatidan to'liq mos kelmaydi. Plato boshlanish vaqti yoki “20-kunda plato ichida bo'lish” tushunchasiga aniqlik kiritish talab etiladi.

Bo'shliqlar va maxsus geologik sharoitlar natijani qanday o'zgartirishi mumkin?

Tadqiqot yopiq yerosti bo'shliqlarining ta'sirini avvalgi simulyatsiyalarga tayangan holda muhokama qiladi. Muzlatish quvurlari bo'shliqdan tashqarida bo'lganda, bo'shliqning izolyatsion xususiyati ma'lum zonalarda sovuqlik energiyasining to'planishiga olib kelishi mumkin. Quvurlar bo'shliq ichida bo'lganda esa turli yo'nalishlardagi muzlagan devor qalinliklari o'rtasida 0,8 m dan ortiq farqlar yuzaga kelishi qayd etilgan.

Ushbu tahlil bo'shliqlar, tektonik yoriqlar yoki keskin qatlam o'zgarishlari mavjud joylarda bir jinsli tuproq modeli yetarli bo'lmasligini ko'rsatadi. Biroq PDF da bu maxsus holatlar bo'yicha yangi tajriba yoki mustaqil natijalar jadvali taqdim etilmagan.

Kunmin metro bog'lovchi yo'lagi loyihasi qanday tashkil etilgan?

Model Kunmin shahridagi metro bog'lovchi yo'lagi loyihasi bilan solishtirilgan. Tuproq turi changsimon gil (alebasterli gil) sifatida tavsiflangan.

Maydon parametriKo'rsatkich
Namlik darajasi%28
Tabiiy zichlik1,9 g/sm³
G'ovaklik koeffitsiyenti0,72
Muzlatish quvurlari soni20 ta
Quvur tashqi diametri108 mm
Quvur devori qalinligi8 mm
Quvurlar orasidagi masofa1,08 m
Loyiha bo'yicha muzlagan devor qalinligiKamida 1,2 m
Loyiha bo'yicha o'rtacha harorat−10 °C yoki undan past
Rejalashtirilgan jami muzlatish davri45 kun

To'rtta halqa bo'ylab jami 16 ta harorat monitoringi datchigi o'rnatilgan. Nuqtalar quvur halqasining tashqi tomonida 0,3, 0,6, 0,9 va 1,2 m masofalarda joylashtirilgan. Har bir masofada to'rtta turli yo'nalishda datchiklar qo'llanilgan.

9-rasmda bog'lovchi o'tish yo'lagining kengligi taxminan 2,50 m, balandligi 2,75 m ekanligi, quvurlar esa markazdan taxminan 4,5 m radiusda o'rnatilgani ko'rsatilgan. Shu bilan birga, quvur halqasining tashqi diametri 13,0 m deb belgilangan. 4,5 m radius bilan 13,0 m diametr ko'rsatkichi geometrik jihatdan nomutanosib bo'lib, chizma o'lchamlarini tekshirishni talab qiladi.

Tekshirish modelidagi tuproq xususiyatlari qanday?

Tuproq holatiHarorat oralig'iZichlikIssiqlik o'tkazuvchanlikSolishtirma issiqlikYashirin issiqlik
Muzlamagan> 0,5 °C1 900 kg/m³1,25 Vt/(m·K)1 850 J/(kg·K)Qo'llanilmagan
Fazaviy o'tish zonasi−0,5 dan 0,5 °C gacha1 900-1 520 kg/m³1,25-2,30 Vt/(m·K)1 850-1 560 J/(kg·K)93,5 kJ/kg
Muzlagan< −0,5 °C1 520 kg/m³2,30 Vt/(m·K)1 560 J/(kg·K)Qo'llanilmagan

Fazaviy o'tish oralig'idagi qiymatlar chiziqli interpolyatsiya bilan o'zgartirilgan. Maydon modelida quvur sirt harorati −25 °C, sovutish quvvati 120 kVt, sho'r suv aylanish sarfi 80 m³/soat va hisoblash vaqt qadami 0,1 soniya deb olingan. Jami 45 kun modellashtirilib, harorat maydonlari har kuni qayd etib borilgan.

Yigirma beshinchi kundagi harorat maydoni dala natijalari bilan qanchalik mos keldi?

PDF ning 15-sahifasidagi 10-rasm 25-kundagi hisoblangan harorat maydonini maydon datchiklaridan interpolyatsiya qilingan maydon bilan taqqoslaydi.

Tekshiruv ko'rsatkichiNatija
Simulyatsiyadagi o'rtacha harorat−8,6 °C
O'lchangan o'rtacha harorat−8,2 °C
O'rtacha farq0,4 °C
Nisbiy xatolik%4,9
O'rtacha mutlaq xatolik (MAE)0,51 °C
O'rtacha kvadratik xatolik (RMSE)0,82 °C
Maksimal mutlaq xatolik0,8 °C dan past
Determinatsiya koeffitsiyentiR² = 0,95

Quvur halqasiga 0,3 m masofadagi hududda xatolik taxminan %2,2, tashqi muzlagan parda chegarasidagi 1,2 m masofada esa taxminan %5,9 ni tashkil etgan. Model umumiy izoterma shaklini va past haroratli yadroni aniq aks ettirsa-da, maydon xaritasida ayrim yo'nalishlarda kuchliroq yoki kuchsizroq lokal sovish zonalari kuzatiladi. Mualliflar bu farqni tuproqning geterogenligi va modeldagi soddalashtirishlar bilan bog'laydilar.

Monitoring nuqtalarining harorat egri chiziqlari nimani ko'rsatadi?

T2, T6, T10 va T14 nuqtalari quvur halqasidan mos ravishda 0,3, 0,6, 0,9 va 1,2 m masofada joylashgan. PDF ning 16-sahifasidagi grafiklarda model va dala o'lchovlari uch bosqichli rivojlanishni birgalikda tasdiqlaydi.

NuqtaMasofaGrafikdagi plato davomiyligiO'rtacha mutlaq xatolik
T20,3 mAniq uzoq plato belgilanmagan0,2 °C
T60,6 mTaxminan 10 kun0,2 °C
T100,9 mTaxminan 11 kun0,3 °C
T141,2 mTaxminan 14 kun0,4 °C

Matnda T6 nuqtasi −1 dan 0 °C gacha oraliqda taxminan sakkiz kun turgani yozilgan; grafikdagi izohda esa taxminan 10 kun ko'rsatilgan. Bu esa plato davomiyligining boshlanishi va tugashi qaysi harorat yoki qiyalik mezoni bilan aniqlangani to'liq aniq belgilanmaganini ko'rsatadi.

Boshlang'ich bosqichda T2 uchun simulyatsiya taxminan −5,8 °C, o'lchov −5,5 °C bergan. Kechki bosqichda T2 uchun matn simulyatsiyani −14,5 °C, o'lchovni −14,1 °C deb ko'rsatadi. Grafikdagi 28-kun yozuvi esa ushbu qiymatlarni teskari tartibda taxminan −14,1 va −14,5 °C ko'rsatgan. Bu kichik nomuvofiqlik ham e'tiborga olinishi lozim.

Muzlagan devor qalinligi va o'rtacha harorat loyiha mezoniga qachon yetdi?

Loyiha talabiSimulyatsiyaMaydondagi o'lchovVaqt farqi
Muzlagan devor qalinligi 1,2 m42 kun45 kun3 kun; taxminan %6,7
O'rtacha harorat −10 °C38 kun40 kun2 kun; taxminan %5,0

Ushbu natijalar modelning loyiha ko'rsatkichlariga erishish vaqtini bir necha kunlik kichik farq bilan bashorat qila olishini ko'rsatadi. Shu bilan birga, 12 quvurli ideallashtirilgan modeldagi 25 kunlik tutashish bilan dala loyihasining 40-45 kunlik mezonlari bitta sharoitni anglatmaydi. Quvurlar soni, oraliq masofa, geometriya, boshlang'ich harorat, quvur harorati va baholash mezonlari turlichadir.

Yashirin issiqlik hisobga olinmaganda natija qanchalik o'zgaradi?

Tadqiqotda boshqa barcha shartlar bir xil bo'lgan ikkita qiyosiy holat yaratilgan:

  • A holati: Faqat issiqlik o'tkazuvchanlik; yashirin issiqlik yo'q.
  • B holati: Entalpiya usuli bilan suv-muz fazaviy o'tishi va yashirin issiqlik mavjud.
Ko'rsatkichYashirin issiqliksizYashirin issiqlik bilan
20-kundagi muzlagan devor qalinligiTaxminan 1,35 mTaxminan 1,18 m
Taxminiy parda tutashish vaqtiTaxminan 20 kunTaxminan 25 kun
Harorat platosiHosil bo'lmaydiTaxminan −1 dan 0 °C gacha hosil bo'ladi

Yashirin issiqlikning inobatga olinmasligi 20-kundagi devor qalinligini taxminan %14,4 ga ortiqcha baholashga olib kelgan. Muhandislik nuqtai nazaridan bu farq o'ta muhim, chunki fazaviy o'tishni hisobga olmagan hisob-kitob parda amalda to'liq shakllanmasdan oldin tutashdi degan xatarli xulosaga olib kelishi mumkin.

Muzlagan parda tutashish vaqti uchun qanday tenglama taklif etilgan?

Tadqiqot tutashish vaqtining quvur geometriyasi, harorat farqi, tuproq xususiyatlari va samarali sovutish quvvati bilan bog'liqligini quyidagi umumiy funksiya orqali ifodalagan:

\[ t_c=f(S,\Delta T,f_\omega,k,C_p,r,d,q_{\mathrm{eff}},L) \]

Amaliy bashorat tenglamasi esa quyidagicha keltirilgan:

\[ t_c= \delta \left[ \frac{\rho SrdC_p\Delta T}{q_{\mathrm{eff}}} \right] \left[ 1+ \beta \frac{f_\omega L}{C_p\Delta T} \right] \]

  • \(t_c\): Muzlagan parda tutashish vaqti,
  • \(\delta\): Kompleks tuzatish koeffitsiyenti, 0,62,
  • \(\rho\): Tuproq zichligi, kg/m³,
  • \(S\): Muzlatish quvurlari orasidagi masofa, m,
  • \(r\): Sun'iy muzlatish ta'sir radiusi, m,
  • \(d\): Birlik muzlagan devor qalinligi, m,
  • \(C_p\): Tuproqning solishtirma issiqlik sig'imi, J/(kg·K),
  • \(\Delta T\): Muzlatish haroratlari farqi, K yoki °C,
  • \(q_{\mathrm{eff}}\): Mahalliy samarali sovutish quvvati, Vt,
  • \(\beta\): Yashirin issiqlik ta'sir koeffitsiyenti, 0,85,
  • \(f_\omega\): Tuproq namligi omili,
  • \(L\): Suv-muz fazaviy o'tish yashirin issiqligi, J/kg.

Ikkinchi qavs yashirin issiqlik keltirib chiqaradigan kechikishni ifodalaydi. \(q_{\mathrm{eff}}\) sovutish stansiyasining 120 kVt kabi umumiy nominal quvvati emas, balki issiqlik yo'qotishlari, quvurlararo o'zaro ta'sir va lokal issiqlik uzatishdan so'ng muzlash frontiga amalda yetib boruvchi quvvatdir. Tadqiqotda bu qiymat odatiy bog'lovchi yo'laklar uchun bir necha yuz vattdan taxminan 1-2 kVt gacha bo'lishi mumkinligi ko'rsatilgan.

Mavjud loyiha uchun mazkur formula taxminan 23,7 kunlik tutashish vaqtini bergan. Bu qiymat ideallashtirilgan tutashish davriga yaqin bo'lsa-da, maydon loyihasining 1,2 m qalinlik va −10 °C o'rtacha harorat talablariga yetgan 40-45 kunlik davri bilan aynan bitta ko'rsatkich emas.

Tutashish vaqti modeli qanday sinovdan o'tkazilgan?

Tekshirilgan LBM modeli yordamida 36 ta raqamli ssenariy ishlab chiqilgan. O'zgartirilgan parametrlar:

  • Quvurlar orasidagi masofa: 0,8-1,5 m,
  • Quvur harorati: −20 dan −35 °C gacha,
  • Issiqlik o'tkazuvchanlik: 1,0-2,3 Vt/(m·K),
  • Namlik omili: 0,22-0,35,
  • Muzlagan devor qalinligi: 1,0-1,5 m.
StatistikaNatija
Determinatsiya koeffitsiyentiR² = 0,951
O'rtacha kvadratik xatolik (RMSE)0,83 kun
O'rtacha mutlaq xatolik (MAE)0,70 kun
O'rtacha tizimli xatolik (MBE)0,34 kun
Qoldiqlar diapazoni−1,14 dan 2,35 kungacha
Holatlar soni36

Ushbu natijalar bashorat tenglamasining o'zi asoslangan LBM ssenariylariga juda yaxshi mos kelishini ko'rsatadi. Biroq bu 36 ta mustaqil dala loyihasida qilingan tashqi tekshirish emas, balki bitta raqamli modellashtirish bazasidan olingan natijalardir.

Tutashish vaqtiga eng ko'p qaysi parametrlar ta'sir qildi?

ParametrNormallashtirilgan sezgirlik koeffitsiyenti
Quvurlar orasidagi masofa0,83
Muzlatish quvuri harorati0,68
Tuproq issiqlik o'tkazuvchanligi0,51
Namlik omili0,36
Muzlagan devor qalinligi0,29

O'rganilgan diapazonlarda eng kuchli ta'sir quvurlar orasidagi masofadan kelib chiqqan. Quvurlar orasidagi masofaning ortishi qo'shni muzlash frontlarining birlashishi uchun ko'proq masofa bosib o'tishini talab qiladi. Quvur harorati ikkinchi, tuproq o'tkazuvchanligi esa uchinchi o'rinda turadi.

Harorat platosiga asoslangan tutashish koeffitsiyenti nima?

Tadqiqotchilar plato davomiyligini umumiy muzlatish vaqtiga normallashtirganlar:

\[ \eta=\frac{t_p}{t_c} \]

  • \(t_p\): Monitoring nuqtasidagi harorat platosining davomiyligi,
  • \(t_c\): O'rganilayotgan umumiy muzlatish yoki tutashish vaqti.

Raqamli tahlillarda ichki yoki quvurlararo monitoring zonasida \(\eta\geq0.40\) bo'lganda muzlagan pardaning tutashish ehtimoli keskin oshishi qayd etilgan. Tutashish holatlarining katta qismi \(\eta=0.35-0.45\) oralig'ida jamlangan.

Ushbu qiymat barcha loyihalar uchun qat'iy va o'zgarmas chegara deb qaralmasligi kerak. PDF ning o'zida ham 0,40 qiymati statistik o'tish sohasi sifatida ifodalangan.

Stefan soni harorat platosi bilan qanday bog'langan?

Sezilarli issiqlikning yashirin issiqlikka nisbatan ahamiyatini baholash uchun Stefan soni qo'llanilgan:

\[ Ste=\frac{C_p\Delta T}{L} \]

Stefan sonining kichik bo'lishi umumiy energiya jarayonida yashirin issiqlikning ulushi kattaroq ekanligini bildiradi. 15-rasmda Stefan soni kamaygan sari plato davomiyligi koeffitsiyenti \(\eta\) oshishi ko'rsatilgan. Ya'ni yashirin issiqlik ustunligi kuchaygani sari haroratning fazaviy o'tish oralig'ida qolish nisbiy vaqti uzayadi.

Shuningdek, logistik tutashish egri chizig'i \(\eta\) taxminan 0,40 atrofida bo'lganda tutashish ehtimoli keskin ko'tarilishini namoyon etadi. Biroq PDF da logistik model koeffitsiyentlari, ishonchlilik oralig'i yoki klassifikatsiya aniqligi batafsil berilmagan.

\(\eta\) koeffitsiyentidan amaliyotda yakka holda foydalanish mumkinmi?

Yo'q. Tadqiqot xulosalariga ko'ra, \(\eta\geq0.40\) sharti quyidagi ko'rsatkichlar bilan birgalikda baholanishi shart:

  • Ichki yoki quvurlararo kritik kuzatuv nuqtalarida yetarli plato davomiyligi,
  • 0 °C izotermasining butun quvur halqasi bo'ylab uzluksiz holga kelishi,
  • Muzlagan devor qalinligining loyiha qiymatiga yetishi,
  • O'rtacha muzlagan devor haroratining loyiha talabiga javob berishi,
  • Lokal kuchsiz sovigan joylarning mavjud emasligi.

Plato davomiyligi fazaviy o'tish jarayonini ko'rsatuvchi yordamchi muhandislik indikatoridir; mexanik mustahkamlik, o'tkazuvchanlik yoki qazish xavfsizligining to'g'ridan-to'g'ri o'lchovi emas.

Tadqiqot taklif etgan amaliy tavsiyalar qanday?

Model o'rganilgan loyihada quyidagi ekspluatatsion tavsiyalarni bergan:

  • Dastlab 30 kunga rejalashtirilgan sinov qazish ishlarini 25-kunga ko'chirish mumkinligi prognoz qilingan.
  • T3 nuqtasidagi yetarli bo'lmagan sovishni bartaraf etish uchun mahalliy quvur sarfini 80 dan 100 m³/soatga oshirish tavsiya etilgan.
  • Ushbu o'zgarish bilan lokal harorat −7,8 °C dan −10,5 °C gacha pasayishi hisoblangan.
  • Taxminan 1,2 m uzoqlikdagi yerosti quvurlarida harorat 3 °C gacha tushishi mumkinligi ko'rsatilgan.
  • Izolyatsiyadan so'ng sirt harorati 5 °C dan yuqori saqlanib, muzlashdan ko'pchish zarari kuzatilmagani bildirilgan.
  • Sovutish quvvatini boshqarish orqali kunlik energiya sarfi 120 kVt·soat/kundan 105 kVt·soat/kunga tushirilib, taxminan %12,5 tejamkorlikka erishilgani qayd etilgan.

Ushbu amaliy natijalarni ehtiyotkorlik bilan talqin qilish lozim. Loyiha qalinligi amalda 45-kunda, o'rtacha −10 °C sharti esa 40-kunda ta'minlangani aytilgan bir paytda, sinov qazish ishlarini 25-kunga ko'chirish alohida xavfsizlik baholashini talab qiladi. PDF da 25-kundagi mexanik mustahkamlik, o'tkazuvchanlik yoki xavfsizlik koeffitsiyenti ko'rsatkichlari berilmagan.

Bundan tashqari, kunlik energiya uchun ishlatilgan kVt·soat/kun birligi 120 kVt sovutish quvvati bilan osonlikcha chalkashishi mumkin. Bu yerda haqiqiy kunlik sarf, o'rtacha quvvat yoki faqat yordamchi uskunalar energiyasi nazarda tutilgani ochiqlanmagan.

Tadqiqot tasdiqlagan asosiy xulosalar qanday?

  • Yashirin issiqlik sun'iy tuproqni muzlatishning o'rta bosqichidagi harorat rivojlanishini tubdan o'zgartiradi.
  • Yashirin issiqlik hisobga olinmaganda muzlagan devor rivojlanishi ortiqcha, tutashish vaqti esa qisqa baholanishi mumkin.
  • Qo'shni quvurlar orasidagi nuqtalar tashqi nuqtalarga qaraganda ancha yaqqol harorat platosini namoyon etadi.
  • Ko'p quvurli tizimda ichki va tashqi tomonning harorat rivojlanishi bir xil kechmaydi.
  • Entalpiya asosidagi LBM Kunmin loyihasidagi umumiy harorat maydoni va monitoring egri chiziqlarini kichik xatolik bilan muvaffaqiyatli takrorlay oldi.
  • Quvurlar orasidagi masofa va quvur harorati tutashish vaqtiga eng kuchli ta'sir ko'rsatuvchi parametrlar sirasiga kiradi.
  • Plato davomiyligi uzluksiz izoterma va devor qalinligi bilan birgalikda qo'llanilganda tutashishni baholash uchun qo'shimcha ishonchli axborot beradi.

Tadqiqot nimani isbotlamaydi?

  • \(\eta=0.40\) qiymatining barcha tuproqlarda va barcha muzlatish loyihalarida qo'llaniladigan universal chegara ekanligini isbotlamaydi.
  • Plato koeffitsiyentini ko'plab mustaqil dala loyihalarida tasdiqlamaydi.
  • Muzlagan tuproqning mexanik mustahkamligi yoki suv o'tkazuvchanligini to'g'ridan-to'g'ri hisoblamaydi.
  • Yerosti suvi oqimining tutashish vaqtiga ta'sirini o'rganmaydi.
  • Muzlashdan shishish, zo'riqish, deformatsiya yoki atrofdagi inshootlar siljishini hisobga olmaydi.
  • Ikki o'lchamli model quvur bo'ylab barcha uch o'lchamli ta'sirlarni qamrab olganini ko'rsatmaydi.
  • 25-kunda qazish ishlarini har qanday sharoitda xavfsiz boshlash mumkinligini kafolatlamaydi.
  • Modelning turli shaharlardagi qum, shag'al, yoriqli qoya yoki kuchli oqimli qatlamlarda bir xil aniqlikda ishlashini isbotlamaydi.

Tadqiqotning kuchli tomonlari qanday?

Tadqiqotning muhim jihatlaridan biri yashirin issiqlikni shunchaki nazariy tuzatish sifatida kiritmasdan, yashirin issiqlikli va yashirin issiqliksiz modellarni bir xil sharoitda to'g'ridan-to'g'ri taqqoslaganidir. Shu yo'l bilan fazaviy o'tishning 20-kundagi devor qalinligi va tutashish vaqtiga ta'siri yaqqol ko'rsatib berilgan.

Bir quvurdan ikki quvurga, so'ngra ko'p quvurli pardaga o'tilishi quvurlararo sovuqlik energiyasining o'zaro ta'sirini bosqichma-bosqich tushunish imkonini beradi. Harorat maydonlari bilan birga aniq monitoring nuqtalarining vaqt qatorlari tahlil qilinishi platoning shunchaki vizual izoterma xususiyati emasligini ko'rsatadi.

Dala haroratlarining modelga kiritilishi ham muhim yutuqdir. Model nafaqat boshqa bir raqamli usul bilan, balki 16 ta monitoring datchigidan olingan haqiqiy haroratlar va muzlagan devor rivojlanishi bilan tekshirilgan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari qanday?

  • Tadqiqot ilmiy taqrizdan o'tmagan preprint hisoblanadi.
  • Tuproq bir jinsli va izotrop deb faraz qilingan.
  • Yerosti suvi sizishi va namlik migratsiyasi hisobga olinmagan.
  • Muzlashdan shishish va mexanik zo'riqishlar modelga kiritilmagan.
  • Model ikki o'lchamlidir.
  • Quvur sirt harorati doimiy deb qabul qilingan.
  • Fazaviy o'tish zonasidagi ayrim xususiyatlar chiziqli interpolyatsiya bilan belgilangan.
  • Hisoblash sohasi va tashqi chegara shartlari turli bo'limlarda turlicha berilgan.
  • 56 000 katakli to'r mustaqilligi natijasi bilan 25 000 katakli maydon to'ri o'rtasidagi bog'liqlik to'liq ochiqlanmagan.
  • Bir quvurli muzlash radiusiga oid matn va grafik qiymatlari bir-biriga zid keladi.
  • Ko'p quvurli tizim ichki tomonidagi plato boshlanishi, davomiyligi va 25-kun harorati o'rtasida vaqt nomuvofiqligi mavjud.
  • T6 plato davomiyligi matnda taxminan sakkiz, grafikda taxminan 10 kun deb berilgan.
  • Tutashish tenglamasidagi 36 ta tekshiruv namunasi mustaqil dala ma'lumotlari emas, balki LBM bilan yaratilgan raqamli holatlardir.
  • Logistik tutashish tahlilining koeffitsiyentlari va ishonchlilik oraliqlari berilmagan.
  • Sinov qazish ishlarini 25-kunga ko'chirish tavsiyasi batafsil mexanik xavfsizlik tahlili bilan asoslanmagan.
  • Kunlik energiya sarfi uchun keltirilgan birlikning aniq qamrovi tushuntirilmagan.
  • Xom dala ma'lumotlari va hisoblash kodi ulashilmagan.

O'tmish, bugun va kelajak nuqtai nazaridan tadqiqot nimani anglatadi?

Sun'iy tuproqni muzlatish tahlillari o'tmishda ko'pincha muayyan kunlardagi harorat taqsimoti, 0 °C izotermasi yoki muzlagan devor qalinligiga e'tibor qaratgan. Ushbu tadqiqot harorat-vaqt egri chizig'ining fazaviy o'tish paytida namoyon bo'ladigan past qiyalikli qismini alohida muhandislik signaliga aylantirishga harakat qiladi.

Bugungi kundagi hissasi shundaki, u yashirin issiqlik nazoratidagi harorat platosini quvurlararo tutashish va parda yopilishi bilan bog'laydi. Monitoring tizimlarida allaqachon qayd etiladigan harorat ma'lumotlaridan qo'shimcha indikator yaratilgani sababli yangi turdagi datchiklarga ehtiyoj qolmasligi amaliy afzallik hisoblanadi.

Kelajakda plato mezonini turli xil tuproqlarda, boshqa quvur oraliqlarida va haqiqiy tutashish jarayonlari kuzatilgan mustaqil loyihalarda sinab ko'rish zarur. Yerosti suvi oqimi, namlik migratsiyasi, muzlashdan shishish va zo'riqish maydoni birgalikda modellashtirilsa, usulning suvli va geterogen qatlamlarga tatbiq etilishini yaxshiroq baholash mumkin bo'ladi.

Tadqiqotning metodologiyasi va natijalari

Texnik metodologiya qisqartmasi

Metodologiya elementiTadqiqotda qo'llanilgan yondashuv
Tadqiqot turiFazaviy o'tishli raqamli issiqlik uzatish modellashtirishi va bitta loyiha bo'yicha tekshiruv
Raqamli usulEntalpiya asosidagi D2Q5 Lattis Boltsman (LBM) usuli
Asosiy fizikaO'tkinchi issiqlik o'tkazuvchanlik, suv-muz fazaviy o'tishi va yashirin issiqlik
Model o'lchamiIkki o'lchamli ko'ndalang kesim modeli
Ideallashtirilgan quvur harorati−30 °C
Dala tekshiruvidagi quvur harorati−25 °C
Quvur tashqi diametri108 mm
Quvur devori qalinligi8 mm
Bir quvurli jarayon davomiyligi25 kun
Ikki quvur orasidagi masofa1,5 m
Ideal ko'p quvurli joylashuv12 ta quvur, halqasimon tartib, 1,5 m oraliq
Maydondagi quvurlar joylashuvi20 ta quvur, 1,08 m oraliq
Maydon monitoringi nuqtalari0,3, 0,6, 0,9 va 1,2 m masofalarda jami 16 ta datchik
Maydon simulyatsiyasi davomiyligi45 kun
Raqamli vaqt qadami0,1 soniya
Maydondagi boshlang'ich harorat15 °C
Yashirin issiqlikFazaviy o'tish zonasida 93,5 kJ/kg
Tutashish ko'rsatkichiPlato davomiyligi koeffitsiyenti \(\eta=t_p/t_c\)
Tavsiya etilgan o'tish sohasi\(\eta\) taxminan 0,35-0,45; markaziy qiymat taxminan 0,40

Asosiy termik va muhandislik natijalari

Ko'rsatkichNatijaTexnik ma'nosi
Ideal ko'p quvurli tutashishTaxminan 25 kun0 °C izotermasi uzluksiz holga kelgan
Ideal muzlagan parda qalinligiTaxminan 1,3 m25-kundagi ideallashtirilgan model natijasi
Ideal parda o'rtacha haroratiTaxminan −11,2 °C25-kundagi ideallashtirilgan natija
Ichki tomon plato davomiyligiTaxminan 12 kunKo'p quvurlarning sovuqlik energiyasi jamlanishi
Tashqi tomon plato davomiyligiTaxminan 4-6 kunQuvurlararo zaifroq o'zaro ta'sir
Yashirin issiqliksiz 20-kun qalinligiTaxminan 1,35 mFazaviy o'tish kechikishini o'z ichiga olmaydi
Yashirin issiqlikli 20-kun qalinligiTaxminan 1,18 mTaxminan %14,4 ga yupqaroq
Yashirin issiqliksiz tutashishTaxminan 20 kunErta va xavfli baholash xatari
Yashirin issiqlikli tutashishTaxminan 25 kunFazaviy o'tish kechikishi inobatga olingan
Maydon harorat maydoni nisbiy xatoligi%4,925-kundagi o'rtacha maydon qiyosi
Maydon harorati MAE qiymati0,51 °CMonitoring ma'lumotlarining umumiy o'rtachasi
1,2 m qalinlikka erishishModel 42; maydon 45 kunUch kunlik farq
−10 °C o'rtacha haroratga erishishModel 38; maydon 40 kunIkki kunlik farq

Tutashishni bashorat qilish modeli natijalari

Ko'rsatkichNatija
Raqamli holatlar soni36 ta
R²0,951
RMSE0,83 kun
MAE0,70 kun
MBE0,34 kun
Eng yuqori sezgirlikQuvurlar orasidagi masofa: 0,83
Ikkinchi sezgirlikQuvur harorati: 0,68
Uchinchi sezgirlikIssiqlik o'tkazuvchanlik: 0,51

Rasm va jadvallarning ilmiy mohiyati

  • 1-rasm: 21 000-81 000 katak oralig'ida harorat egri chizig'i, tutashish vaqti va hisoblash narxining yaqinlashuvini ko'rsatadi.
  • 2-rasm: Bir quvur atrofidagi harorat halqalarining 4, 12 va 25 kun davomida o'sishini ko'rsatadi.
  • 3-rasm: Muzlash vaqti, quvur harorati va tuproq o'tkazuvchanligining muzlash radiusiga ta'sirini taqdim etadi.
  • 4-rasm: Ikki quvurning mustaqil harorat maydonlari vaqt o'tishi bilan birlashib, ellips shaklidagi muzlagan zonani hosil qilishini ko'rsatadi.
  • 5-rasm: Quvurlar orasidagi o'rta nuqta tashqi nuqtalardan farqli ravishda yaqqol harorat platosini namoyon etishini ko'rsatadi.
  • 6-rasm: 12 quvurli tizimning 1, 10 va 25-kunlarda mustaqil muzlagan halqalardan uzluksiz pardaga o'tishini ko'rsatadi.
  • 7-8-rasmlar: Ko'p quvurli maydonda vaqtga va quvurlargacha masofaga qarab harorat o'zgarishini ko'rsatadi.
  • 9-rasm: Kunmin bog'lovchi yo'lagidagi 20 ta quvurni va to'rtta masofadagi 16 ta harorat datchigini ko'rsatadi.
  • 10-rasm: 25-kundagi model harorat maydonini maydon o'lchovlaridan interpolyatsiya qilingan harorat maydoni bilan taqqoslaydi.
  • 11-rasm: T2, T6, T10 va T14 nuqtalarida dastlabki sovish, harorat platosi va muzlashdan keyingi sovishni ko'rsatadi.
  • 12-rasm: 1,2 m devor qalinligi va −10 °C o'rtacha haroratga yetish vaqtlarini model va maydon uchun solishtiradi.
  • 13-rasm: Bashorat qilingan va raqamli tutashish vaqtlarining 1:1 chizig'iga yaqinligini, qoldiqlar taqsimotini va sezgirlik natijalarini ko'rsatadi.
  • 14-rasm: Quvurlar orasidagi masofa tutashish vaqtiga eng kuchli ta'sir ko'rsatuvchi parametr ekanligini ko'rsatadi.
  • 15-rasm: Stefan soni bilan plato koeffitsiyentining teskari bog'liqligini va taxminan \(\eta=0.40\) atrofidagi logistik tutashish o'tishini ko'rsatadi.
  • 1-jadval: Muzlamagan, fazasi o'zgaruvchi va muzlagan tuproqning termofizik xususiyatlarini beradi.
  • 2-jadval: Tutashish vaqtini bashorat qilish formulasidagi belgilar va o'lchov birliklarini tushuntiradi.

Manba va metodologiya bo'yicha izoh

Tadqiqotning to'liq asl nomi: Temperature-Plateau-Based Identification of Frozen Curtain Closure in Artificial Ground Freezing Using Enthalpy-Based Lattice Boltzmann Modelling and Field Monitoring

PDF dagi mualliflar va ularning ketma-ketligi: Chaofu Liu; Yan Zhao; Cong Shen; HuiHui Zhou; Lina Wan; Hen Yan

Teng birinchi mualliflik yoki teng hissa: PDF da teng birinchi mualliflik yoki teng hissa bayonoti mavjud emas.

PDF dagi mas'ul mualliflar: Yan Zhao va Cong Shen

Mas'ul mualliflar elektron pochtalari: zhaoyan123@ynau.edu.cn; atcom@163.com

Tashkiliy mansubliklar:

  1. College of Architecture and Engineering, Yunnan Agricultural University, Kunming 650011, China
  2. Kunming Survey & Design Institute of State Forestry Administration
  3. Yunnan New Innovative Transportation Construction Co., Ltd.

Bibliografik tafovut: SSRN yozuvida mualliflar Chaofu Liu, Yan Zhao, Cong Shen, LiNa Wang, HuiHui Zhou va Hen Yan ko'rinishida berilgan bo'lsa, PDF da to'rtinchi o'rinda HuiHui Zhou va beshinchi o'rinda Lina Wan nomi ko'rsatilgan. SSRN Yan Zhao ni aloqa muallifi qilib ko'rsatgan, PDF da esa Yan Zhao ham, Cong Shen ham mas'ul muallif sifatida belgilangan. Nashrdan oldin to'g'ri ism, tartib va mualliflik ma'lumotlari tadqiqotchilar bilan aniqlashtirilishi lozim.

DOI: 10.2139/ssrn.6946404

Nashr platformasi: SSRN

Rasmiy havola:SSRN tadqiqot sahifasi

Nashr yili: 2026

Aniq yuklangan sana: Ochiq rasmiy yozuvlardan aniq yuklangan sana tasdiqlanmadi.

Jurnal yoki konferensiya: Ushbu versiya uchun taqriz qilingan jurnal yoki konferensiya nashri tasdiqlanmadi.

Asl taqrizli nashriyot: Taqrizli nashriyot ma'lumoti mavjud emas. Tadqiqot SSRN da preprint sifatida taqdim etilgan.

Manba turi: Entalpiya asosidagi raqamli fazaviy o'tish modellashtirishi, parametrik tahlil va maydon haroratlari bilan taqqoslashni o'z ichiga olgan preprint tadqiqot maqolasi

Taqriz holati: Tadqiqot ilmiy taqrizdan o'tmagan.

Mualliflar hissasi: Yuklangan PDF da alohida CRediT yoki mualliflik hissasi bayonoti berilmagan.

Moliyalashtirish: Yunnan Provincial Science and Technology Commissioner Fund (loyiha raqami 2025H0308) va Yunnan Provincial Department of Education Fund (loyiha raqami S9012024083).

Manfaatlar to'qnashuvi: Yuklangan PDF da alohida manfaatlar to'qnashuvi bayonoti mavjud emas.

Ma'lumotlar va koddan foydalanish: Dala haroratlari va parametrik holatlar natijalarining qisqartmalari taqdim etilgan; datchiklarning xom yozuvlari, raqamli model kodi va 36 ta holatning to'liq jadvali ulashilmagan.

Ushbu o'zbekcha maqola yuklangan PDF ning sarlavhasi, asosiy matni, barcha tenglamalari, jadvallari, harorat konturlari, joylashuv chizmasi, grafiklari, regressiya natijalari va plato koeffitsiyenti chizmalari to'liq ko'rib chiqilib tayyorlandi. PDF dan tashqari yangi tutashish vaqti, dala muvaffaqiyati, xavfsizlik chegarasi yoki energiya tejamkorligi da'vosi qo'shilmadi.

Tadqiqotdagi \(\eta\approx0.40\) qiymati mustaqil va ko'p markazli dala tasdig'idan o'tgan mutlaq xavfsizlik standarti emas. Mezon asosan aynan bitta entalpiya-LBM bazasida yaratilgan raqamli holatlardan olingan. Tadqiqotning xulosalarida qayd etilganidek, u uzluksiz 0 °C izotermasi va loyiha talabidagi muzlagan devor qalinligi bilan birgalikda baholanishi shart.

Metodologiya qismida hisoblash maydoni, tashqi chegara shartlari va to'r o'lchami bo'yicha bir-biri bilan to'liq mos kelmaydigan izohlar mavjud. Bir quvurli muzlash radiusi, ayrim plato davomiyliklari, maydon geometriyasi va energiya birliklari bo'yicha ham matn-chizma farqlari mavjud. Ushbu jihatlar muhandislik amaliyotida qo'llashdan oldin tadqiqotchilar tomonidan tuzatilishi lozim.

Model yerosti suvlari oqimini, namlik migratsiyasini, muzlashdan ko'pchishni va zo'riqishlar maydonini hisobga olmaydi. Shu sababli, ayniqsa yuqori sizish tezligiga, geterogen qatlamlarga, bo'shliqlarga yoki yoriqlarga ega bo'lgan loyihalarda natijalar to'g'ridan-to'g'ri loyihalash qarori sifatida qo'llanilmasligi kerak.

Ushbu tadqiqot ilmiy taqrizdan o'tmagan preprint hisoblanadi; muhandislik va qazish xavfsizligiga oid xulosalar mazkur cheklovlar hisobga olingan holda o'qilishi lozim.


Ulashish:

Izohlar ko‘rib chiqilgandan keyin e’lon qilinadi.Izohingiz tasdiqlash jarayoniga yuboriladi va ma’qullangach ko‘rinadi.

Izoh qoldiring

E-pochta manzilingiz chop etilmaydi. Majburiy maydonlar * bilan belgilangan

Bu saytda cookie-fayllarga ruxsat berish foydalanish tajribangizni yaxshilaydi. Cookie-fayllar siyosati