[01156947]深井冻结壁形成融化机理与应用

针对目前深厚表土地层冻结法凿井中的冻结壁性质问题,开展了多圈管冻结壁形成与融化过程中的温度场、水分场和冻结应力场的耦合作用研究,以及深井冻结壁融化规律和井壁注浆最佳时机等研究。通过模型试验、现场实测和数值模拟等,获得了如下主要成果： 1.通过对人工冻结地层三场耦合基本理论研究,建立了三场耦合数学模型,为数值分析冻结温度场、水分场和冻胀应力场提供了理论基础。 2.成功地进行了多圈管冻结下冻结壁形成和融化过程的温度场、水分迁移场和冻结应力场的模型试验,获得了多圈管冻结地层的温度场、水分场和冻结应力场的分布特征及“三场”之间的相互关系。 3.实测了顾桥矿南区井筒、潘一东矿井筒和谢桥矿改扩建工程井筒共8个井筒冻结温度场、冻结应力场、孔隙水压力、井帮温度、外层井壁冻结压力等数据,获得了十分宝贵的冻结与施工设计包括井壁设计资料,为保证冻结壁的安全和合理地确定施工方案,以及推进深井冻结法凿井理论与技术都发挥了积极的作用。 4.进行了原始地应力场、冻结压力场作用条件下,深井冻结法凿井中冻结壁的力学性能计算。得到了冻结壁应力场和位移场的分布规律,以及控制冻结壁内部冻胀应力的有效方法。 5.建立了多圈管冻结壁冻融温度场导热系数的计算方法。 6.通过多圈管冻融规律及融化温度场模型试验研究,获得了多圈管冻结壁形成和融化温度场特征和冻胀力变化特点,建立了冻结壁融化过程的温度、流体和固体耦合方程。 7.获得了深井多圈管冻结壁的融化规律,为井壁注浆最佳时间提供依据。