冻结壁厚度和平均温度计算思路

井筒冻结工程一、冻结方案由于本矿井主、副、风井井筒净直径均较大，且冻结深度大，根据其实际地质情况并参照附近龙固、赵楼等矿井冻结设计、施工情况，三个井筒均采用三圈孔加辅助孔冻结方案。

其主要优点为冻结效率高，综合工期短，适于早日开挖、快速施工，且安全可靠。

二、冻结设计1、冻结深度的确定本矿井井筒冻结深度分别为：主井井筒894m，副井井筒840m，风井井筒840m。

2、冻结壁设计（1）冻结壁设计原则按两种极限状态设计，一是冻结壁的极限承载能力；二是冻结壁极限允许变形状态。

前者对砂层较合适，因为砂层冻结壁由于冻砂具有脆性断裂的特性，因此其承载能力必须得到满足，否则可能出水冒砂。

后者适用于深厚粘土层，因为对于粘土层最终决定冻结壁厚度的是必须满足变形条件，在隔水粘土层中不会涌砂冒水，但过大的变形会导致冻结管断裂，从而影响冻结壁安全。

（2）基本设计计算参数冻结壁基本设计计算参数见表3-2-1。

表3-2-1 冻结壁基本设计计算参数表注：※掘砌荒半径不含壁后泡沫塑料板厚。

（3）冻结壁厚度设计根据现有公式计算、有限元分析及经验工程类比并结合万福实际工程情况，确定万福矿井各控制层冻结壁厚度见表3-2-6。

表3-2-6 万福矿井主、副、风井各控制层冻结壁厚度表（4）冻结壁（强度）平均温度校核结合国内现有冻结制冷工艺，立足现实，在确保安全运转的前提下，盐水温度在-30～-37℃之间较为合适，在龙固、丁集等矿井已经实现-36℃的盐水温度，若达到-40℃不但制冷设备的效率大大降低，由此带来的冻结管及制冷系统的管道材质问题将很难解决，即便解决费用也难以承受。

因此计算最低盐水温度按-36℃。

多圈孔冻结施工国外及国内均没有现成的公式可以计算，冻结壁平均温度计算采用四种方法计算：①采用单排孔冻结壁平均温度计算公式——成冰公式，加修正值；②采用作图法计算；③采用有限元分析方法；④工程类比法。

冻结壁平均温度计算结果见表3-2-7。

表3-2-7 万福矿井冻结壁平均温度计算结果表经过校核可知，冻结壁平均温度均能达到设计要求，强度可以满足施工安全。

文章编号 ：１０ — ８ ５ ２ １ ）４— ０ ３— ３ ０ ３ ８ ２ （０ ２ ０ ０ ６ ０
化 为
ａ ｒ＝ Ｖ （） ２
随着我 国交通事业 的快速发展 ，在 西部 的高海拔 寒冷地 区和北部 的高纬度 寒 冷地 区有 大 量 的隧 道建 成 。据报道 ，仅在我 国东北 和西北 地 区就有 ３ ３座铁
数 ，。 Ａ；Ａ为导 热 系数 ；Ｐ ｃ 别 为岩 石 的 ，ｇ 分
密 、 热 内 源 量 等＋ ａ ｒ 式 中 度 比 和 热 热 ； 磐＋ ： ａ ｏ 害： 拉 ｙ ｚ
普拉斯算子 。在不存 在 内热源 的情况下式 （ ）可 简 １
收 稿 日期 ：２ １ ０ １—１ —３ １ ０
冻 隔温层厚度 ，计 算结果与 实测结果 的绝对误差 为 １３ ． ３％ ，表 明 ：在没有 实测 最大冻 结深度 的情况
下，可通过斯蒂芬公式计算围岩最大冻结深度和 防冻隔温层厚度 。
关键词 ｉ隧道 ；防冻隔温层 ；冻结深度 ；等效厚度
中图分类号 ：Ｕ ５ ４
０ 引 言
文献标志码 ：Ａ
ｓ
＋
（） ６
式中
） ｆ为已冻土或已融土的导热系数 ，ｗ （ ・ ） ｔ ｕ ／ｍ ｋ；
，
当 Ｔ＜ ｏ ０和 Ｔ ＞ ｏ ０时 ，分 别绘制 隧道 内气温在一 年 中的变化 曲线 图 ，如 图 １ 。
Ｔ ｆＣ
∑ 为围 岩的正负积温， ・ ； 为单位体积土 ℃ ｄＱ
冻结或融化 的相变潜热 ，ＪＩ ；且有 ／Ｉ Ｔ
把式 （ ） ７ 、式 （ ） ８ 、式 （ ０ １ ）代 人 式 （ ） 可 ９ 得 围岩 的季节融化深度或季节冻结深度的计算式 ：
Ｔ ０ ）＝， ）＝ （， （ ｒ

第二篇冻结施工组织设计1 井筒概况梁宝寺二号井是肥城矿业集团有限责任公司在梁宝寺矿区规划筹建的第二对矿井。

矿井位于山东省嘉祥县境内，年设计生产能力1.5Mt，采用立井开拓方式，布设主井、副井、风井三个井筒，主井井筒设计净直径5.0m，全深1100.5m；副井井筒设计净直径6.5m，全深1130.5m；风井井筒设计净直径5.5m，全深1028.5m。

三井均采用冻结法施工，井筒主要特征如下：表2-1-1 井筒主要技术特征表2 井筒地质及水文情况2.1 地质概况2.1.1地层概况根据梁宝寺矿井检2孔资料，井筒自上而下穿过的地层有：第四系、上第三系、二叠系上石盒子组地层。

现分别叙述如下：（1）第四系（Q）厚148.90m，为一套河湖相沉积，不整合于上第三系之上，主要由中～巨厚层粘土夹少量砂质粘土，粘土质砂及砂层组成。

粘土呈土黄、锈黄、灰绿、浅红等色，粘性、膨胀性均较强，刀切面光滑，局部含砂及姜结石。

砂质粘土呈土黄、锈黄、灰绿等色，含细、粉砂不均一，粘性较差。

粘土质砂呈灰绿、锈黄、肉红色，以中、细砂为主，含粘土不均一，较松散，局部含小砾石。

砂层上部呈土黄、锈黄色，下部呈灰绿、肉红色，细～粗粒，纯净、松散，成分以石英为主，长石次之，上部分选性较好，下部分选性较差。

本段地层粘土、砂质粘土总厚119.85m，占该段地层的80.5％。

（2）上第三系（N）厚315.50m，为一套河湖相沉积，不整合于下伏基岩之上，主要由中～巨厚层粘土夹少量砂质粘土，粘土质砂及砂层组成。

根据地址情况及其组合，可将上第三系分为上、中、下三段。

①上段：厚115.80m，主要由中～巨厚层粘土夹少量薄层砂质粘土、粘土质砂及砂层组成。

粘土以灰绿色为主，含土黄、锈黄、浅红等色，粘性、膨胀性较强，刀切面光滑，具滑面，局部半固结，含砂、姜结石及钙质团块。

砂质粘土呈浅红、锈黄、肉红色，以粉砂为主，含粘土不均一，较松散，局部含小砾石。

砂层呈灰绿、锈黄、肉红色，细～粗粒，纯净、松散，成分以石英为主，长石次之。

杯型冻结壁杯底合理厚度计算分析
曾晖;胡俊;周建军
【期刊名称】《森林工程》
【年(卷),期】2015(031)006
【摘要】杯型冻结壁杯底厚度的确定一直是实际工程设计和施工中需要解决的关键问题.结合某过江隧道东端头盾构始发工程,在封门拆除这个最不利工况下对冻土帷幕及端头地层进行数值分析,对不同杯底厚度冻土帷幕的位移场和应力场进行研究.主要得出:竖向位移集中在杯底上下两侧与杯身交结处,杯身竖向位移很小,杯底变形均为板块受压变形;地表离洞门越近沉降量越大,地面沉降在纵、横向变形呈漏斗状;杯底厚度的增加对地表沉降影响很小;纵向位移都集中在杯底,位移最大值都发生在暴露掌子面中心处,杯身基本不发生纵向位移;应力值均在设计强度范围之内,且有较多富余;杯身宽度为2 m和杯身长度为18 m时,本工程杯底厚度取1m就可在强度和变形上满足要求.所得结果可供今后类似工程参考.
【总页数】7页(P146-152)
【作者】曾晖;胡俊;周建军
【作者单位】五邑大学土木建筑学院,广东江门529020;海南大学土木建筑工程学院,海口570228;盾构及掘进技术国家重点实验室,郑州450001
【正文语种】中文
【中图分类】U455.43
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