在分析“高压固结土体多圈管冻结实验的可行性研究”这篇文章前，我们需要明确几个基本概念和背景知识。
冻结法是一种在地质工程中常用于煤矿井筒开凿的特殊技术，尤其适用于穿过深厚且不稳定的含水地层。该技术的基本原理是通过人工制冷技术，将地下水冻结成冰，形成一个坚硬的冻结壁，以此来增加土层的强度和稳定性，并隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下进行井筒或地下工程的掘进与砌筑。
随着煤炭需求的增长，越来越多的煤矿井筒需要穿越深层土层，这通常意味着井筒的穿越厚度在300至650米之间。在这一过程中，冻胀现象及其带来的破坏性效应成为了不可忽视的问题。冻胀是指土中水分在冻结过程中体积膨胀的现象，其产生的冻胀力会导致冻结管变形甚至破坏，并可能对周边的混凝土井壁造成损害。
为了深入理解这一现象并找到有效的解决方法，本文作者杨宇飞和李金华以及张成银展开了多圈管冻结的物理实验研究。物理实验模拟能够帮助研究人员在受控的环境中重现和观察特定条件下的冻土行为。这些实验的目的是为了解决工程问题，如通过分析土性、地压和水分迁移等对冻胀力的影响，来预测在实际施工中可能遇到的问题。
物理模拟方法通常基于相似理论，该理论通过比例关系来确保模型与实际地质情况之间的相似性。模型试验通常具有经济性好、针对性强、数据准确的优点。通过精心设计的模型试验，可以在控制条件下获得原型参数间变化规律的数据，并据此推广至实际工程情况。
具体到本研究的实验方案，设计了双圈管冻结实验方案，即在室内进行相似模拟试验，研究积极冻结期多圈管条件下冻结壁内外部冻胀力随温度场变化以及不同土性和地压下的冻胀变化规律。通过精确控制实验模型的尺寸和参数，研究人员能够观察到在特定条件下冻结管的受力变化，从而为多圈管冻结技术提供理论依据和技术支持。
实验过程包括了模型设计，其中明确了试验的目的和要求，选择了适当的模型材料，并根据研究对象确定了相似准则。实验模型的尺寸、材料参数和几何缩比等均被精心设计，以确保实验结果的准确性和可靠性。实验参数包括了井筒直径、冻结壁厚度、孔数、开孔间距以及冻结管的规格等，这些都是模拟实际工程情况中的关键因素。
文章中提到的实验结果和发现，能够为煤矿井筒在穿越深厚土层时如何采用多圈管冻结技术提供决策参考，有助于提升冻结壁的施工质量，减少因冻胀带来的风险和损失。通过这种模型试验方法，可以更好地理解和控制冻胀现象，从而在未来的类似工程中应用更成熟和安全的技术方案。
