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摘要
以安徽祁南矿东风井冻结法凿井为工程背景，以多圈管冻结的不同土性表土层为研究对象，基于冻结孔实际成孔位置，应用有限元软件COMSOL Multiphysics分别建立埋深218 m钙质黏土层位、埋深225 m细砂层位和埋深259 m砂质黏土层位3个不同土性、不同埋深的冻结温度场数值计算模型，并结合现场实测数据，分层计算分析了其冻结壁温度场时空演化规律，结果表明：在相同冻结条件下，埋深225 m细砂层位冻结壁有效平均温度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别低0.09～0.72℃和0.44～1.95℃，埋深225 m细砂层位平均有效厚度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别厚0.17～0.38 m和0.29～0.47 m；现场实测与数值计算均表明，各个层位冻结壁开挖时，其平均温度均低于–15℃，有效厚度均大于6.2 m,200 m以下深部表土层井帮温度低于–4℃，满足施工要求，冻结壁强度和稳定性均处于安全状态；冻结孔沿径向将冻结温度场划分为3个区域(A区、B区、C区)，B区在冻结孔冷量叠加的影响下降温速度最快，A区降温速度适中，C区距离冻结管较远，且外部土体源源不断向其输入热源，降温速度最慢。该研究可为冻结法凿井中冻结壁的施工提供一定的理论参考。
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