目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 凍結(jié)法鑿井的基本原理 1
1.2 深井凍結(jié)法鑿井技術(shù)主要進(jìn)展 2
1.2.1 凍結(jié)壁設(shè)計理論與應(yīng)用 2
1.2.2 高承載能力井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用 4
1.2.3 多圈孔凍結(jié)壁形成特性理論與應(yīng)用技術(shù) 6
1.2.4 凍結(jié)段安全、快速施工機(jī)制 6
1.2.5 深井凍結(jié)精準(zhǔn)設(shè)計理論與精細(xì)化施工技術(shù)的研發(fā) 7
1.2.6 深井凍結(jié)理論與技術(shù)研究展望 8
1.3 精準(zhǔn)設(shè)計理論與精細(xì)化施工關(guān)鍵技術(shù)難題 9
1.4 精準(zhǔn)設(shè)計理論與精細(xì)化施工 9
第2章 600～1000m深厚沖積層凍結(jié)壁厚度設(shè)計計算體系 14
2.1 概述 14
2.2 凍結(jié)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(jié)法鑿井掘進(jìn)段高的計算方法 32
2.4 600～1000m深厚沖積層凍結(jié)壁設(shè)計計算體系研究 34
2.4.1 600～1000m深厚沖積層凍結(jié)壁厚度設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素 34
2.4.2 600～1000m深厚沖積層凍結(jié)壁厚度計算方法 35
2.5 600～1000m深厚沖積層凍結(jié)壁設(shè)計計算體系理論與技術(shù)應(yīng)用 63
2.6 凍結(jié)壁厚度設(shè)計計算體系研究 64
第3章 深厚沖積層凍結(jié)方案設(shè)計技術(shù) 66
3.1 技術(shù)背景 66
3.2 不同設(shè)計指導(dǎo)思想的影響 68
3.3 凍結(jié)方案設(shè)計關(guān)鍵理論與技術(shù)研究 69
3.3.1 凍結(jié)壁井幫溫度分布特性設(shè)計 69
3.3.2 按凍結(jié)孔圈功能設(shè)計凍結(jié)孔圈數(shù)及深度 70
3.3.3 凍結(jié)器鹽水循環(huán)量設(shè)計與調(diào)控 80
3.4 趙固二礦西風(fēng)井深厚沖積層凍結(jié)方案設(shè)計應(yīng)用 80
3.4.1 主凍結(jié)孔位置設(shè)計 80
3.4.2 凍結(jié)孔圈數(shù)、圈徑、深度及管徑的優(yōu)化分析 81
3.4.3 凍結(jié)方案參數(shù)設(shè)計 82
3.4.4 凍結(jié)法鑿井工程實施效果 84
第4章 深厚沖積層凍結(jié)壁形成控制理論與技術(shù) 86
4.1 概述 86
4.2 凍結(jié)壁形成特性基本規(guī)律 87
4.2.1 凍結(jié)圓柱及凍結(jié)帷幕分布特征 87
4.2.2 凍結(jié)壁厚度擴(kuò)展速度 90
4.2.3 凍結(jié)壁厚度增長特性 94
4.2.4 凍結(jié)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(nèi)側(cè))凍土擴(kuò)至井幫時間 100
4.2.7 井幫溫度變化特點 100
4.2.8 凍結(jié)壁外側(cè)降溫區(qū)的寬度 101
4.2.9 凍結(jié)壁平均溫度特征 101
4.2.10 凍結(jié)孔間距 105
4.3 凍結(jié)孔布置方式對凍結(jié)壁形成與控制的影響 105
4.3.1 中圈為主凍結(jié)孔主要特征 106
4.3.2 外圈為主凍結(jié)孔主要特征 106
4.3.3 多圈凍結(jié)孔與多種凍結(jié)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(jié) 109
4.4 凍結(jié)壁形成特性控制方法研究 109
4.4.1 深厚沖積層凍結(jié)壁形成特性分析模型的建立 110
4.4.2 深厚沖積層凍結(jié)壁形成特性分析模型的應(yīng)用 114
4.4.3 深厚沖積層凍結(jié)壁形成特性分析方法的綜合應(yīng)用 116
4.5 凍結(jié)壁特性實測動態(tài)分析、工程預(yù)報與凍結(jié)調(diào)控技術(shù) 117
4.5.1 凍結(jié)壁特性實測分析、工程預(yù)報與凍結(jié)調(diào)控的機(jī)制 117
4.5.2 動態(tài)的凍結(jié)壁形成特性綜合分析方法理論與技術(shù) 118
4.5.3 凍結(jié)工程調(diào)控時機(jī)及方法 122
4.5.4 動態(tài)的綜合分析方法應(yīng)用效果 123
4.5.5 基本結(jié)論 126
4.6 凍結(jié)壁徑向位移實測分析與掘進(jìn)段高調(diào)控技術(shù) 127
4.6.1 建立凍結(jié)壁徑向位移實測分析與掘進(jìn)段高調(diào)控機(jī)制 127
4.6.2 深厚黏土層凍結(jié)壁徑向位移實測 127
4.6.3 凍結(jié)壁徑向位移實測分析與掘進(jìn)段高調(diào)控機(jī)制的應(yīng)用 129
第5章 深井凍結(jié)高承載力井壁制備與設(shè)計技術(shù) 135
5.1 概述 135
5.1.1 凍結(jié)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(shù)的成果及尚需提高的技術(shù) 136
5.2 機(jī)制砂C60～C100高性能混凝土井壁材料配制技術(shù) 138
5.2.1 試驗材料及試驗方法 138
5.2.2 機(jī)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(jī)制砂高性能混凝土強(qiáng)度增長特性及耐久性 157
5.2.4 機(jī)制砂高性能混凝土應(yīng)用效果評價及應(yīng)用情況 160
5.3 深井凍結(jié)高承載力井壁設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)研究 161
5.3.1 深厚沖積層外層井壁承受水平荷載——凍結(jié)壓力研究 161
5.3.2 C80～C100高強(qiáng)高性能混凝土井壁設(shè)計有關(guān)數(shù)據(jù)取值的研究 171
5.3.3 C80～C100混凝土材料力學(xué)性能試驗研究 192
5.4 《立井凍結(jié)法鑿井井壁應(yīng)用C80～C100混凝土技術(shù)規(guī)程》制訂 211
5.4.1 制訂背景 211
5.4.2 標(biāo)準(zhǔn)主要特點 211
第6章 井壁溫度場與凍結(jié)壁溫度場檢測及耦合調(diào)控技術(shù) 215
6.1 井壁與壁后凍結(jié)壁溫度場檢測技術(shù) 215
6.1.1 井壁測溫系統(tǒng)的特點 215
6.1.2 井下便攜式一線總線式溫度檢測系統(tǒng)及井壁無線測溫系統(tǒng) 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(fēng)井凍結(jié)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(jié)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(jié)井壁壁間注漿技術(shù) 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(jī)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(jié)法鑿井安全快速施工技術(shù) 261
7.1 深厚沖積層凍結(jié)法鑿井挖溏心技術(shù) 261
7.1.1 凍結(jié)設(shè)計思想與凍結(jié)孔布置 261
7.1.2 井幫溫度分布調(diào)控目標(biāo) 262
7.1.3 凍結(jié)壁形成控制理論與技術(shù) 262
7.2 深厚沖積層凍結(jié)段爆破技術(shù) 263
7.2.1 深厚沖積層凍結(jié)段掘砌面臨的問題 263
7.2.2 施工方法與鉆孔設(shè)備的改造 264
7.2.3 爆破參數(shù)設(shè)計及優(yōu)化 265
7.3 施工技術(shù)措施及成果分析 268
7.3.1 技術(shù)措施 268
7.3.2 爆破成果 268
第8章 600～1000m深厚沖積層凍結(jié)法鑿井設(shè)計理論與精細(xì)化施工主要技術(shù)體系 271
8.1 600～1000m深厚沖積層凍結(jié)壁厚度設(shè)計計算體系 271
8.2 深厚沖積層凍結(jié)方案設(shè)計技術(shù) 272
8.3 凍結(jié)壁形成控制理論與技術(shù) 274
8.4 高承載力井壁制備與設(shè)計技術(shù) 276
8.5 高強(qiáng)井壁溫度場與凍結(jié)壁溫度場檢測及耦合調(diào)控技術(shù) 277
8.6 深厚沖積層凍結(jié)法鑿井安全快速施工技術(shù) 278
第9章 趙固二礦西風(fēng)井凍結(jié)工程實踐 279
9.1 工程概況 279
9.2 凍結(jié)孔設(shè)計與施工 281
9.2.1 凍結(jié)孔布置設(shè)計 281
9.2.2 凍結(jié)孔的施工 282
9.2.3 鉆孔質(zhì)量要求 282
9.2.4 鉆孔結(jié)構(gòu)的選擇 284
9.2.5 施工過程及方法 284
9.2.6 凍結(jié)管下放 285
9.3 凍結(jié)站安裝 286
9.3.1 氨系統(tǒng)設(shè)計 286
9.3.2 鹽水系統(tǒng)設(shè)計 287
9.3.3 凍結(jié)站安裝、調(diào)試及開機(jī)運轉(zhuǎn) 287
9.4 凍結(jié)施工監(jiān)測 288
9.4.1 原始地溫 288
9.4.2 凍結(jié)調(diào)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(jié)壁形成特性工程預(yù)報及調(diào)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(xiàn) 315