人工冻结法凿井井口房地基不均匀沉降机理分析

纪文杰，汪春芹，姚直书，薛维培

1.安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南，232001；2.煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司，安徽合肥，230041

冻结法凿井是指在掘井之前利用人工制冷技术，将井筒周围不稳定的含水地层冻结成封闭的圆柱形冻结壁，用以抵抗地层压力，隔绝井筒与地下水的联系，在冻结壁的保护下进行井筒掘砌施工[1]。在冻结过程中，由于负温的作用，水分会向冻结锋面迁移，从而在冻结区域积聚了大量水分[2-3]。土中的水分冻结造成冻胀，并在融化后造成土体结构的变化，改变了土体的物理力学性质[4-6]，对地层产生不利影响。如板集煤矿副井在冻结法凿井施工结束三年后，井口房地坪出现裂缝，裂口最大达2 cm，房屋钢柱出现弯曲，已严重影响矿井的正常安全生产，必须要进行切实可行的治理工作，消除安全隐患。

由于人工冻结法广泛应用于地下工程建设中，而冻结工程完成后的融沉不可避免，学者们对工程中的融沉现象进行了大量研究。程桦等[7]通过模型试验研究了人工水平冻结法施工冻结壁形成规律、冻胀与融沉效应问题；杨平等[8]通过现场实测研究了冻结法施工的冻结温度场、解冻温度场、冻胀融沉发展规律；张庆武[9]对停冻后的井筒温度在横向上的外、中、内侧进行监测，并结合传热学原理进行分析，研究了井筒冻结壁融化规律；陈军浩[10-11]对人工冻土多圈管冻融全过程进行了模型试验研究，掌握了多圈管冻结壁温度场形成及融化规律。……