1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 国内外的研究历史与现状 2
1.2.1 冻结法凿井技术的应用历史与现状 2
1.2.2 外壁与冻结壁温度场相互影响问题的研究历史与现状 4
1.2.3 冻结井井壁高强混凝土应用及外壁强度增长规律的研究历史与现状 6
1.2.4 冻结井井壁外载的研究历史与现状 7
1.2.5 冻结凿井期外壁内力与变形规律的研究历史与现状 12
1.3 研究内容与思路 14
1.3.1 研究内容 14
1.3.2 研究方法与技术路线 14
2 外壁水化热温度场与冻结壁温度场的相互影响 16
2.1 概述 16
2.2 理论分析 16
2.2.1 井筒开挖前的地层冻结温度场 16
2.2.2 开挖后未支护条件下的冻结温度场 17
2.2.3 井壁浇筑后的外壁及冻结壁温度场 18
2.3 物理模拟研究 19
2.3.1 工程概况 20
2.3.2 试验模型 22
2.3.3 试验系统 23
2.3.4 试验方案 24
2.3.5 试验过程 25
2.3.6 试验结果与分析 27
2.3.7 物理模拟试验结论 30
2.4 数值计算研究 32
2.4.1 水泥水化热的释放过程模拟 32
2.4.2 冻土的相变过程模拟 35
2.4.3 泡沫板压缩过程中导热性能的模拟 36
2.4.4 数值计算模型 37
2.4.5 初始及边界条件 38
2.4.6 计算参数 39
2.4.7 计算方案 41
2.4.8 计算结果与分析 42
2.4.9 龙固副井外壁与冻结壁温度场相互影响预测分析 47
2.5 现场实测研究 48
2.5.1 现场实测方案 48
2.5.2 现场实测结果与分析 50
2.5.3 现场实测研究结论 57
2.6 本章小结 58
3 外壁混凝土的早期强度增长规律 60
3.1 概述 60
3.2 外壁混凝土早期强度增长规律的室内试验研究 60
3.2.1 概述 60
3.2.2 试验方案 60
3.2.3 试验过程 61
3.2.4 试验结果与分析 63
3.3 外壁混凝土早期强度增长规律的现场试验研究 71
3.3.1 概述 71
3.3.2 试验方案 71
3.3.3 试验过程 72
3.3.4 试验结果与分析 73
3.4 本章小结 77
4 外层井壁的早期水平极限承载力 79
4.1 概述 79
4.2 外壁水平极限承载力的理论分析 79
4.2.1 冻结凿井期外层井壁的力学模型 79
4.2.2 不同力学模型下井壁内缘的应力 80
4.2.3 混凝土的强度准则 81
4.2.4 基于不同强度准则的外壁水平极限承载力 82
4.2.5 龙固副井外层井壁的水平极限承载力计算 83
4.3 外壁水平极限承载力的数值计算研究 86
4.3.1 概述 86
4.3.2 井壁承载力计算的有限元模型 86
4.3.3 有限元模型 87
4.3.4 数值计算方案 87
4.3.5 计算结果与分析 89
4.4 外壁早期水平极限承载力的物理模拟试验研究 96
4.4.1 概述 96
4.4.2 相似准则的推导 96
4.4.3 原型参数与模化设计 97
4.4.4 基本试验方案 97
4.4.5 模型试验系统 97
4.4.6 试验结果及分析 98
4.5 本章小结 102
5 冻结压力的增长规律 103
5.1 概述 103
5.2 冻结壁流变变形压力增长规律的理论分析 103
5.2.1 冻结壁与外壁的相互作用过程 103
5.2.2 冻结壁变形压力的弹黏性流变分析 105
5.2.3 龙固副井冻结壁变形压力的弹黏性分析 111
5.2.4 理论分析小结 115
5.3 冻结壁变形压力的数值模拟研究 116
5.3.1 概述 116
5.3.2 井筒掘砌施工的数值模型 116
5.3.3 模拟计算方案 118
5.3.4 计算结果及分析 119
5.3.5 数值模拟小结 124
5.4 冻结压力的现场实测研究 124
5.4.1 概述 124
5.4.2 测试方案 124
5.4.3 测试结果及分析 125
5.5 本章小结 130
6 冻结凿井期外壁的内力与变形 132
6.1 概述 132
6.2 现场实测方案 132
6.2.1 钢筋轴力测试方案 132
6.2.2 混凝土应变测试方案 133
6.3 井壁钢筋轴力的变化规律 133
6.3.1 井壁钢筋轴力的温度修正 133
6.3.2 竖向钢筋轴力 136
6.3.3 环向钢筋轴力 140
6.3.4 径向钢筋轴力 143
6.3.5 凿井期间外壁钢筋轴力的总体变化规律 147
6.4 井壁混凝土应变的变化规律 150
6.4.1 井壁混凝土应变的温度修正 150
6.4.2 混凝土竖向应变 151
6.4.3 混凝土环（切）向影响 154
6.4.4 混凝土径向应变 157
6.4.5 凿井期间外壁混凝土应变总体变化规律 159
6.5 本章小结 160
7 特厚冲积层中冻结井外壁设计探讨 161
7.1 特厚冲积层中冻结井外壁的工程环境及受力特点 161
7.1.1 特厚冲积层中冻结井外壁的温度环境 161
7.1.2 特厚冲积层中冻结井外壁混凝土的早期强度增长规律 161
7.1.3 特厚冲积层冻结井外壁的受力与变形规律 161
7.2 特厚冲积层冻结井外壁设计的几个问题 162
7.2.1 外壁设计的力学模型问题 162
7.2.2 外壁荷载的取值问题 162
7.2.3 混凝土强度的取值问题 163
7.3 特厚冲积层冻结井井壁设计中尚待研究的其他问题 163
7.3.1 深厚冲积层中永久水平地压的取值 164
7.3.2 深部原状土、深部原状土人工冻土的力学特性 164
7.3.3 冻结井井壁结构的革新 164
8 主要结论 166
参考文献 168