西部软岩冻结凿井施工设计主要参照中东部冻结凿井施工经验,造成掘砌段高、冻结强度等关键参数设计无可靠依据。为此,通过对冻结软岩围岩径向变形主要影响因素进行辨识,并充分考虑影响因素之间的内在关联性和实际工程状况,根据正交试验理论设计了4因素4水平正交试验方案;根据中砂岩强度参数与冻结温度的相关性,通过fish编程对数值模型进行参数赋值;经过模拟分析,确定最大径向位移点出现在2.13h/3处,采用2h/3处径向位移为评价指标,经极差分析,掘砌段高对径向变形影响最大,且段高超过4.0 m后影响显著,最后经补充实验方案模拟分析,结果表明,掘砌段高影响最大,为22.7%,而冻结强度为-24.0℃时,增加冻结强度对控制冻结变形并不明显。分析结论对冻结凿井施工中冻结温度的确定和掘砌段高设置具有重要应用价值。

为研究西部富水软岩地区冻结压力的规律特征,选择在蒙陕地区某立井进行冻结压力的实测研究。实测研究表明:井筒掘砌施工期间,冻结压力变化可分为6个阶段;冻结压力的产生主要是由于原岩应力的释放、不断重新分布及软岩的重新回冻,与岩性和含水率有关;冻结压力的大小与深度关系不大,受井帮温度影响较大。