冻结壁厚度计算方法研究
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2020-03-05
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冻结壁厚度计算方法研究
李建清，王烨晟，刘海新，郑洪涛
*
作者简介：李建清（1986-今），男，在读研究生，主要研究方向：岩土工程测试技术和井巷特殊施工技术.
E-mail: ljq67@163.com
（中国矿业大学力学与建筑工程学院，徐州 221008）
摘要：冻结壁厚度的设计计算是冻结法凿井设计中的一项关键工作。合理的冻结壁厚度不仅
能保证井筒掘进施工安全且有利于井筒快速掘进。随着井筒冻结深度不断增加，目前的冻结
壁厚度计算方法缺陷日益突出。本文对冻结壁计算方法进行了综合分析。首先分析了各种冻
结壁计算方法的基本假设，然后得出了计算方法的适用条件和存在的问题，并推导分析产生
这些问题的原因，最后提出了合理设计冻结壁厚度的方法。
关键词： 冻结法；冻结壁壁厚；计算方法
中图分类号：TD265
The Analysis of Computing Methods for Frozen Shaft
Thickness
LI Jianqing, Wang Yesheng, Liu Haixin, Zheng Hongtao
(School of Mechanics & Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou
221008)
Abstract: The calculation of frozen shaft thickness is a very important work in the design of freezing
shaft sinking method. The reasonable thickness not only can fullfill the requirement of securty, but also
benefit to shorten the construction period. With increase in the frozen depth of shaft , the defect in
calculation method of freeze walls is prominent. In this paper, the calculation methods of freeze walls
are analyzed synthetically. First,the article analyzes all the fundamental assumptions. Then application
areas and defects of current computing methods are introduced. Finally,the causes for defect in the
computing methods is analyzed and some promising computational methods are given.
Key words: freezing process；the frozen shaft thickness; computing method
0 引言
冻结法
[1]
是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，把天然岩土变成冻土，增加其强度
和稳定性，隔绝地下水和与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行井筒掘砌施工的特
殊施工技术。由于冻结法具有安全、环保等优点，现已广泛用于煤矿立井的开凿。
在井筒冻结法施工中，冻结壁厚度对施工顺利进行以及工程费用和施工期限有着很大影
响。冻结壁厚度不够，冻结壁强度不足以随外界地压力，在井筒掘进过程中会造成片帮、涌
砂、甚至井壁塌方等严重事故；冻结壁厚度过大，虽然能保证井筒掘进施工的安全性，但是
会增加不必要的工程费用和延长施工期限，造成较大的经济浪费。
因此确定合理的冻结壁厚度有着很大的意义。冻结壁厚度的确定是冻结设计中的一项重
要工作，随着冻结壁厚度设计计算方法的发展，冻结壁材料经历了多种假设。但是冻结壁的
计算方法仍存在着不少缺陷与问题。
1 研究现状
目前冻结壁厚度计算方法
[2]
～
[6]
大致分三种：一是轴对称平面应变力学模型；二是轴对称
空间力学模型；第三种是数理统计的经验法。
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