本书分析了深厚冲积层冻结法凿井技术现状与存在的技术问题；系统阐述了600～1000m深厚冲积层冻结壁平均温度精准计算方法、冻结壁厚度设计计算体系和以外圈为主冻结孔圈的多圈孔冻结方案设计技术；详细论述了冻结壁形成特性时间与工况双动态控制理论与技术；系统论述了深厚冲积层设计应用C80～C100混凝土内外层井壁结构水平荷载标准值、混凝土强度设计值等参数取值方法；介绍了深厚冲积层冻结井筒专用C80～C100高性能混凝土制备技术、深井冻结壁及内外层井壁温度检测技术；论述了冻结壁温度场、井壁温度场与混凝土性能的相互耦合规律和调控技术；分析和总结了600～1000m深厚冲积层冻结法凿井精准设计理论与精细化施工关键技术体系和创新性成果。
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多项成果获得国家及省部级奖，其中：国家科技进步二等奖3项，省部级科技进步特等奖1项、一等奖7项、二等奖3项、三等奖4项
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 冻结法凿井的基本原理 1
1.2 深井冻结法凿井技术主要进展 2
1.2.1 冻结壁设计理论与应用 2
1.2.2 高承载能力井壁结构设计与应用 4
1.2.3 多圈孔冻结壁形成特性理论与应用技术 6
1.2.4 冻结段安全、快速施工机制 6
1.2.5 深井冻结精准设计理论与精细化施工技术的研发 7
1.2.6 深井冻结理论与技术研究展望 8
1.3 精准设计理论与精细化施工关键技术难题 9
1.4 精准设计理论与精细化施工 9
第2章 600～1000m深厚冲积层冻结壁厚度设计计算体系 14
2.1 概述 14
2.2 冻结壁厚度主要计算公式 16
2.2.1 按无限长弹性厚壁筒的计算公式 17
2.2.2 按无限长弹塑性厚壁筒的计算公式 19
2.2.3 按无限长塑性厚壁筒的计算公式 23
2.2.4 按有限长厚壁筒的计算公式 26
2.2.5 按变形条件的计算公式 27
2.2.6 其他计算公式 28
2.3 冻结法凿井掘进段高的计算方法 32
2.4 600～1000m深厚冲积层冻结壁设计计算体系研究 34
2.4.1 600～1000m深厚冲积层冻结壁厚度设计应考虑的主要因素 34
2.4.2 600～1000m深厚冲积层冻结壁厚度计算方法 35
2.5 600～1000m深厚冲积层冻结壁设计计算体系理论与技术应用 63
2.6 冻结壁厚度设计计算体系研究 64
第3章 深厚冲积层冻结方案设计技术 66
3.1 技术背景 66
3.2 不同设计指导思想的影响 68
3.3 冻结方案设计关键理论与技术研究 69
3.3.1 冻结壁井帮温度分布特性设计 69
3.3.2 按冻结孔圈功能设计冻结孔圈数及深度 70
3.3.3 冻结器盐水循环量设计与调控 80
3.4 赵固二矿西风井深厚冲积层冻结方案设计应用 80
3.4.1 主冻结孔位置设计 80
3.4.2 冻结孔圈数、圈径、深度及管径的优化分析 81
3.4.3 冻结方案参数设计 82
3.4.4 冻结法凿井工程实施效果 84
第4章 深厚冲积层冻结壁形成控制理论与技术 86
4.1 概述 86
4.2 冻结壁形成特性基本规律 87
4.2.1 冻结圆柱及冻结帷幕分布特征 87
4.2.2 冻结壁厚度扩展速度 90
4.2.3 冻结壁厚度增长特性 94
4.2.4 冻结壁的交圈时间 94
4.2.5 孔圈之间冻土交汇时间 98
4.2.6 (内侧)冻土扩至井帮时间 100
4.2.7 井帮温度变化特点 100
4.2.8 冻结壁外侧降温区的宽度 101
4.2.9 冻结壁平均温度特征 101
4.2.10 冻结孔间距 105
4.3 冻结孔布置方式对冻结壁形成与控制的影响 105
4.3.1 中圈为主冻结孔主要特征 106
4.3.2 外圈为主冻结孔主要特征 106
4.3.3 多圈冻结孔与多种冻结工艺不同组合的实施效果分析 106
4.3.4 两种布孔方式的特点分析 108
4.3.5 小结 109
4.4 冻结壁形成特性控制方法研究 109
4.4.1 深厚冲积层冻结壁形成特性分析模型的建立 110
4.4.2 深厚冲积层冻结壁形成特性分析模型的应用 114
4.4.3 深厚冲积层冻结壁形成特性分析方法的综合应用 116
4.5 冻结壁特性实测动态分析、工程预报与冻结调控技术 117
4.5.1 冻结壁特性实测分析、工程预报与冻结调控的机制 117
4.5.2 动态的冻结壁形成特性综合分析方法理论与技术 118
4.5.3 冻结工程调控时机及方法 122
4.5.4 动态的综合分析方法应用效果 123
4.5.5 基本结论 126
4.6 冻结壁径向位移实测分析与掘进段高调控技术 127
4.6.1 建立冻结壁径向位移实测分析与掘进段高调控机制 127
4.6.2 深厚黏土层冻结壁径向位移实测 127
4.6.3 冻结壁径向位移实测分析与掘进段高调控机制的应用 129
第5章 深井冻结高承载力井壁制备与设计技术 135
5.1 概述 135
5.1.1 冻结法凿井井壁施工和承载特点 135
5.1.2 C100高性能混凝土井壁制备技术的成果及尚需提高的技术 136
5.2 机制砂C60～C100高性能混凝土井壁材料配制技术 138
5.2.1 试验材料及试验方法 138
5.2.2 机制砂高性能混凝土的配制及其影响因素研究 144
5.2.3 C60～C100机制砂高性能混凝土强度增长特性及耐久性 157
5.2.4 机制砂高性能混凝土应用效果评价及应用情况 160
5.3 深井冻结高承载力井壁设计关键参数研究 161
5.3.1 深厚冲积层外层井壁承受水平荷载——冻结压力研究 161
5.3.2 C80～C100高强高性能混凝土井壁设计有关数据取值的研究 171
5.3.3 C80～C100混凝土材料力学性能试验研究 192
5.4 《立井冻结法凿井井壁应用C80～C100混凝土技术规程》制订 211
5.4.1 制订背景 211
5.4.2 标准主要特点 211
第6章 井壁温度场与冻结壁温度场检测及耦合调控技术 215
6.1 井壁与壁后冻结壁温度场检测技术 215
6.1.1 井壁测温系统的特点 215
6.1.2 井下便携式一线总线式温度检测系统及井壁无线测温系统 216
6.2 温度场与混凝土性能的相互影响 234
6.2.1 筑壁过程井壁温度变化的三大阶段 234
6.2.2 赵固二矿西风井冻结井壁温度及壁后冻土融化、回冻特性实测 236
6.2.3 井壁和冻结壁温度场与混凝土性能的相互耦合作用 249
6.3 深厚冲积层冻结井壁壁间注浆技术 250
6.3.1 概述 250
6.3.2 影响壁间注浆效果的因素 250
6.3.3 壁间注浆时机分析 251
6.3.4 壁间注浆工程实施情况介绍 252
第7章 深厚冲积层冻结法凿井安全快速施工技术 261
7.1 深厚冲积层冻结法凿井挖溏心技术 261
7.1.1 冻结设计思想与冻结孔布置 261
7.1.2 井帮温度分布调控目标 262
7.1.3 冻结壁形成控制理论与技术 262
7.2 深厚冲积层冻结段爆破技术 263
7.2.1 深厚冲积层冻结段掘砌面临的问题 263
7.2.2 施工方法与钻孔设备的改造 264
7.2.3 爆破参数设计及优化 265
7.3 施工技术措施及成果分析 268
7.3.1 技术措施 268
7.3.2 爆破成果 268
第8章 600～1000m深厚冲积层冻结法凿井设计理论与精细化施工主要技术体系 271
8.1 600～1000m深厚冲积层冻结壁厚度设计计算体系 271
8.2 深厚冲积层冻结方案设计技术 272
8.3 冻结壁形成控制理论与技术 274
8.4 高承载力井壁制备与设计技术 276
8.5 高强井壁温度场与冻结壁温度场检测及耦合调控技术 277
8.6 深厚冲积层冻结法凿井安全快速施工技术 278
第9章 赵固二矿西风井冻结工程实践 279
9.1 工程概况 279
9.2 冻结孔设计与施工 281
9.2.1 冻结孔布置设计 281
9.2.2 冻结孔的施工 282
9.2.3 钻孔质量要求 282
9.2.4 钻孔结构的选择 284
9.2.5 施工过程及方法 284
9.2.6 冻结管下放 285
9.3 冻结站安装 286
9.3.1 氨系统设计 286
9.3.2 盐水系统设计 287
9.3.3 冻结站安装、调试及开机运转 287
9.4 冻结施工监测 288
9.4.1 原始地温 288
9.4.2 冻结调控 290
9.4.3 水文观测孔水位监测 296
9.4.4 温度观测孔温度监测 298
9.4.5 井帮温度监测 298
9.4.6 冻结壁形成特性工程预报及调控 306
9.4.7 施工体会 313
9.4.8 工程施工大事录 313
参考文献 315
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