2026-04-29T09:26:37Zhttps://riubu.ubu.es/oai/requestoai:riubu.ubu.es:10259/78322024-05-10T09:47:25Zcom_10259_2699col_10259_2707
Improved engineering solutions for thermal design of artificial ground freezing
Sancho Calderón, Diego
Ibáñez García, Sergio
Ortiz Palacio, Santiago
Bock, Sven
Universidad de Burgos. Departamento de Construcciones Arquitectónicas e Ingeniería de la Construcción y del Terreno
Congelación artificial de terreno
Diseño térmico
Problema de Stefan
Solución analítica
Modelación numérica
Artificial ground freezing
Thermal design
Stefan problem
Analytical solution
Numerical modelling
Ingeniería civil
Construcción
Civil engineering
Building
3305.06 Ingeniería Civil
3305.36 Obras Subterráneas
3305.31 Mecánica del Suelo (Construcción)
2213.02 Física de la Transmisión del Calor
La congelación artificial del terreno es un método utilizado en ingeniería civil y minera. Al
congelar el terreno, su resistencia aumenta y se impermeabiliza. Cálculos térmicos con cambio
de fase son necesarios para diseñar estos trabajos. Estos cálculos se pueden realizar con
modelos numéricos o soluciones analíticas. En esta tesis se han investigado los parámetros que
influyen en la precisión de los métodos numéricos mediante un análisis de sensibilidad y se han
condensado los resultados en un código de buenas prácticas. Además, se ha utilizado un modelo
numérico verificado para investigar la precisión de las soluciones analíticas. Se ha concluido que
la solución más precisa para el problema de una tubería de congelación es la de Ständer.
También se ha ajustado la solución analítica de Sanger & Sayles para una tubería de congelación,
que presenta una mejora de precisión significativa. Finalmente, se han utilizado datos
experimentales para confirmar las conclusiones.
Artificial ground freezing is a method used in civil and mining engineering for ground
stabilisation and groundwater cut-off. In order to design these works, thermal calculations with
phase change are required, which can be performed by numerical models or analytical solutions.
In this thesis, the parameters which influence the accuracy of numerical methods were
investigated by means of a sensitivity analysis and the results were condensed in a code of good
practice. A verified numerical model was used to investigate the accuracy of analytical solutions.
It was concluded that the most accurate solution for the single freeze pipe problem is Ständer’s.
Additionally, Sanger & Sayles’ solution for the single freeze pipe has been adjusted, obtaining a
significant accuracy improvement. Finally, experimental data were used to confirm the
conclusions.
2023-09-26T10:19:38Z
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2022
2022-10-06
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
http://hdl.handle.net/10259/7832
10.36443/10259/7832
eng
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http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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