目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 凍結法鑿井的基本原理 1
1.2 深井凍結法鑿井技術主要進展 2
1.2.1 凍結壁設計理論與應用 2
1.2.2 高承載能力井壁結構設計與應用 4
1.2.3 多圈孔凍結壁形成特性理論與應用技術 6
1.2.4 凍結段安全、快速施工機制 6
1.2.5 深井凍結精準設計理論與精細化施工技術的研發(fā) 7
1.2.6 深井凍結理論與技術研究展望 8
1.3 精準設計理論與精細化施工關鍵技術難題 9
1.4 精準設計理論與精細化施工 9
第2章 600～1000m深厚沖積層凍結壁厚度設計計算體系 14
2.1 概述 14
2.2 凍結壁厚度主要計算公式 16
2.2.1 按無限長彈性厚壁筒的計算公式 17
2.2.2 按無限長彈塑性厚壁筒的計算公式 19
2.2.3 按無限長塑性厚壁筒的計算公式 23
2.2.4 按有限長厚壁筒的計算公式 26
2.2.5 按變形條件的計算公式 27
2.2.6 其他計算公式 28
2.3 凍結法鑿井掘進段高的計算方法 32
2.4 600～1000m深厚沖積層凍結壁設計計算體系研究 34
2.4.1 600～1000m深厚沖積層凍結壁厚度設計應考慮的主要因素 34
2.4.2 600～1000m深厚沖積層凍結壁厚度計算方法 35
2.5 600～1000m深厚沖積層凍結壁設計計算體系理論與技術應用 63
2.6 凍結壁厚度設計計算體系研究 64
第3章 深厚沖積層凍結方案設計技術 66
3.1 技術背景 66
3.2 不同設計指導思想的影響 68
3.3 凍結方案設計關鍵理論與技術研究 69
3.3.1 凍結壁井幫溫度分布特性設計 69
3.3.2 按凍結孔圈功能設計凍結孔圈數及深度 70
3.3.3 凍結器鹽水循環(huán)量設計與調控 80
3.4 趙固二礦西風井深厚沖積層凍結方案設計應用 80
3.4.1 主凍結孔位置設計 80
3.4.2 凍結孔圈數、圈徑、深度及管徑的優(yōu)化分析 81
3.4.3 凍結方案參數設計 82
3.4.4 凍結法鑿井工程實施效果 84
第4章 深厚沖積層凍結壁形成控制理論與技術 86
4.1 概述 86
4.2 凍結壁形成特性基本規(guī)律 87
4.2.1 凍結圓柱及凍結帷幕分布特征 87
4.2.2 凍結壁厚度擴展速度 90
4.2.3 凍結壁厚度增長特性 94
4.2.4 凍結壁的交圈時間 94
4.2.5 孔圈之間凍土交匯時間 98
4.2.6 (內側)凍土擴至井幫時間 100
4.2.7 井幫溫度變化特點 100
4.2.8 凍結壁外側降溫區(qū)的寬度 101
4.2.9 凍結壁平均溫度特征 101
4.2.10 凍結孔間距 105
4.3 凍結孔布置方式對凍結壁形成與控制的影響 105
4.3.1 中圈為主凍結孔主要特征 106
4.3.2 外圈為主凍結孔主要特征 106
4.3.3 多圈凍結孔與多種凍結工藝不同組合的實施效果分析 106
4.3.4 兩種布孔方式的特點分析 108
4.3.5 小結 109
4.4 凍結壁形成特性控制方法研究 109
4.4.1 深厚沖積層凍結壁形成特性分析模型的建立 110
4.4.2 深厚沖積層凍結壁形成特性分析模型的應用 114
4.4.3 深厚沖積層凍結壁形成特性分析方法的綜合應用 116
4.5 凍結壁特性實測動態(tài)分析、工程預報與凍結調控技術 117
4.5.1 凍結壁特性實測分析、工程預報與凍結調控的機制 117
4.5.2 動態(tài)的凍結壁形成特性綜合分析方法理論與技術 118
4.5.3 凍結工程調控時機及方法 122
4.5.4 動態(tài)的綜合分析方法應用效果 123
4.5.5 基本結論 126
4.6 凍結壁徑向位移實測分析與掘進段高調控技術 127
4.6.1 建立凍結壁徑向位移實測分析與掘進段高調控機制 127
4.6.2 深厚黏土層凍結壁徑向位移實測 127
4.6.3 凍結壁徑向位移實測分析與掘進段高調控機制的應用 129
第5章 深井凍結高承載力井壁制備與設計技術 135
5.1 概述 135
5.1.1 凍結法鑿井井壁施工和承載特點 135
5.1.2 C100高性能混凝土井壁制備技術的成果及尚需提高的技術 136
5.2 機制砂C60～C100高性能混凝土井壁材料配制技術 138
5.2.1 試驗材料及試驗方法 138
5.2.2 機制砂高性能混凝土的配制及其影響因素研究 144
5.2.3 C60～C100機制砂高性能混凝土強度增長特性及耐久性 157
5.2.4 機制砂高性能混凝土應用效果評價及應用情況 160
5.3 深井凍結高承載力井壁設計關鍵參數研究 161
5.3.1 深厚沖積層外層井壁承受水平荷載——凍結壓力研究 161
5.3.2 C80～C100高強高性能混凝土井壁設計有關數據取值的研究 171
5.3.3 C80～C100混凝土材料力學性能試驗研究 192
5.4 《立井凍結法鑿井井壁應用C80～C100混凝土技術規(guī)程》制訂 211
5.4.1 制訂背景 211
5.4.2 標準主要特點 211
第6章 井壁溫度場與凍結壁溫度場檢測及耦合調控技術 215
6.1 井壁與壁后凍結壁溫度場檢測技術 215
6.1.1 井壁測溫系統的特點 215
6.1.2 井下便攜式一線總線式溫度檢測系統及井壁無線測溫系統 216
6.2 溫度場與混凝土性能的相互影響 234
6.2.1 筑壁過程井壁溫度變化的三大階段 234
6.2.2 趙固二礦西風井凍結井壁溫度及壁后凍土融化、回凍特性實測 236
6.2.3 井壁和凍結壁溫度場與混凝土性能的相互耦合作用 249
6.3 深厚沖積層凍結井壁壁間注漿技術 250
6.3.1 概述 250
6.3.2 影響壁間注漿效果的因素 250
6.3.3 壁間注漿時機分析 251
6.3.4 壁間注漿工程實施情況介紹 252
第7章 深厚沖積層凍結法鑿井安全快速施工技術 261
7.1 深厚沖積層凍結法鑿井挖溏心技術 261
7.1.1 凍結設計思想與凍結孔布置 261
7.1.2 井幫溫度分布調控目標 262
7.1.3 凍結壁形成控制理論與技術 262
7.2 深厚沖積層凍結段爆破技術 263
7.2.1 深厚沖積層凍結段掘砌面臨的問題 263
7.2.2 施工方法與鉆孔設備的改造 264
7.2.3 爆破參數設計及優(yōu)化 265
7.3 施工技術措施及成果分析 268
7.3.1 技術措施 268
7.3.2 爆破成果 268
第8章 600～1000m深厚沖積層凍結法鑿井設計理論與精細化施工主要技術體系 271
8.1 600～1000m深厚沖積層凍結壁厚度設計計算體系 271
8.2 深厚沖積層凍結方案設計技術 272
8.3 凍結壁形成控制理論與技術 274
8.4 高承載力井壁制備與設計技術 276
8.5 高強井壁溫度場與凍結壁溫度場檢測及耦合調控技術 277
8.6 深厚沖積層凍結法鑿井安全快速施工技術 278
第9章 趙固二礦西風井凍結工程實踐 279
9.1 工程概況 279
9.2 凍結孔設計與施工 281
9.2.1 凍結孔布置設計 281
9.2.2 凍結孔的施工 282
9.2.3 鉆孔質量要求 282
9.2.4 鉆孔結構的選擇 284
9.2.5 施工過程及方法 284
9.2.6 凍結管下放 285
9.3 凍結站安裝 286
9.3.1 氨系統設計 286
9.3.2 鹽水系統設計 287
9.3.3 凍結站安裝、調試及開機運轉 287
9.4 凍結施工監(jiān)測 288
9.4.1 原始地溫 288
9.4.2 凍結調控 290
9.4.3 水文觀測孔水位監(jiān)測 296
9.4.4 溫度觀測孔溫度監(jiān)測 298
9.4.5 井幫溫度監(jiān)測 298
9.4.6 凍結壁形成特性工程預報及調控 306
9.4.7 施工體會 313
9.4.8 工程施工大事錄 313
參考文獻 315