Вестник Кольского научного центра РАН. 2016, №4.

Теплофизические характеристики породного массива были заимствованы из примеров тепловых расчетов широко известной работы специалистов Института технической теплофизики Украины и Ленинградского горного института [21]. В частности, в нашем случае были использованы значения (песчаник):рг= 2500 кг/м3; cr = 840 Дж/(кгК); Xr = 2.6 Вт/(мК). В центре модели располагается проектируемый вертикальный ствол радиусом Rs = 9 м и толщиной слоя обделки 5W= 1 м. Вокруг ствола на линии окружности с радиусом Rf = 18 м от центра модели равномерно размещены 32 замораживающие скважины радиусом rf= 0.125 м. В анализируемой ситуации в качестве начальных и граничных условий приняты следующие распределения температуры: • для породного массива начальная средняя температура Tr = 8 С (при геотермическом градиенте yt= -0.02 С/м); • температура на стенках замораживающих скважин поддерживается постоянной и принимает (первый параметр варьирования) значения Tf= -10; -15; -20; -25 С. На внешних боковых границах модели использовано условие нулевого потока. На верхней и нижней границах модели — условие Дирихле с учетом указанного геотермического градиента. На внутренних границах модели (замораживающие скважины, внутренний и внешний слои виртуальной обделки) «работает» условие неразрывности. Вторым варьируемым параметром модели выбрана пористость породного массиваег. Принятые в расчетах значения этого параметра, который определяет содержание влаги в массиве, а значит, и продолжительности достижения сплошности ЛПО, следующие: sr.= 0.00; 0.05; 0.10; 0.15; 0.20. В качестве «инструмента» исследования использован прекрасно себя зарекомендовавший в ранее выполненных научно-исследовательских темах [17-20] программный продукт COMSOL. Задействован модуль программы, позволяющий моделировать процессы теплопереноса с учетом фазового перехода «лед — вода». Физическая модель кода построена на общепринятом допущении: поровое пространство окружающей среды первоначально заполнено водой, а после фазового перехода — льдом. Анализ результатов моделирования Типичные картиныраспределения расчетных температурных полей в форме изоповерхностей представлены на рис. 2, а, б. Влияние пористости породного массива и температуры хладоносителя... Time=0,05 Slice: TemperaturefC] Max: 10,571 Min: -27.49 ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 4/2016(27) 45