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(jì)理論與應(yīng)用 2
1.2.2 高承載能力井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)計(jì)算體系 14
2.1 概述 14
2.2 凍結(jié)壁厚度主要計(jì)算公式 16
2.2.1 按無(wú)限長(zhǎng)彈性厚壁筒的計(jì)算公式 17
2.2.2 按無(wú)限長(zhǎng)彈塑性厚壁筒的計(jì)算公式 19
2.2.3 按無(wú)限長(zhǎng)塑性厚壁筒的計(jì)算公式 23
2.2.4 按有限長(zhǎng)厚壁筒的計(jì)算公式 26
2.2.5 按變形條件的計(jì)算公式 27
2.2.6 其他計(jì)算公式 28
2.3 凍結(jié)法鑿井掘進(jìn)段高的計(jì)算方法 32
2.4 600～1000m深厚沖積層凍結(jié)壁設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)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(jì)算方法 35
2.5 600～1000m深厚沖積層凍結(jié)壁設(shè)計(jì)計(jì)算體系理論與技術(shù)應(yīng)用 63
2.6 凍結(jié)壁厚度設(shè)計(jì)計(jì)算體系研究 64
第3章 深厚沖積層凍結(jié)方案設(shè)計(jì)技術(shù) 66
3.1 技術(shù)背景 66
3.2 不同設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想的影響 68
3.3 凍結(jié)方案設(shè)計(jì)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(jì) 69
3.3.2 按凍結(jié)孔圈功能設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)應(yīng)用 80
3.4.1 主凍結(jié)孔位置設(shè)計(jì) 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(jì) 82
3.4.4 凍結(jié)法鑿井工程實(shí)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(zhǎng)特性 94
4.2.4 凍結(jié)壁的交圈時(shí)間 94
4.2.5 孔圈之間凍土交匯時(shí)間 98
4.2.6 (內(nèi)側(cè))凍土擴(kuò)至井幫時(shí)間 100
4.2.7 井幫溫度變化特點(diǎn) 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(duì)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(shí)施效果分析 106
4.3.4 兩種布孔方式的特點(diǎn)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(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)分析、工程預(yù)報(bào)與凍結(jié)調(diào)控技術(shù) 117
4.5.1 凍結(jié)壁特性實(shí)測(cè)分析、工程預(yù)報(bào)與凍結(jié)調(diào)控的機(jī)制 117
4.5.2 動(dòng)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(shí)機(jī)及方法 122
4.5.4 動(dòng)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(shí)測(cè)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(shí)測(cè)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(shí)測(cè) 127
4.6.3 凍結(jié)壁徑向位移實(shí)測(cè)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(jì)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(diǎn) 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(yàn)材料及試驗(yàn)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(zhǎng)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(píng)價(jià)及應(yīng)用情況 160
5.3 深井凍結(jié)高承載力井壁設(shè)計(jì)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(jì)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(yàn)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(diǎn) 211
第6章 井壁溫度場(chǎng)與凍結(jié)壁溫度場(chǎng)檢測(cè)及耦合調(diào)控技術(shù) 215
6.1 井壁與壁后凍結(jié)壁溫度場(chǎng)檢測(cè)技術(shù) 215
6.1.1 井壁測(cè)溫系統(tǒng)的特點(diǎn) 215
6.1.2 井下便攜式一線總線式溫度檢測(cè)系統(tǒng)及井壁無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng) 216
6.2 溫度場(chǎng)與混凝土性能的相互影響 234
6.2.1 筑壁過(guò)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(shí)測(cè) 236
6.2.3 井壁和凍結(jié)壁溫度場(chǎng)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(shí)機(jī)分析 251
6.3.4 壁間注漿工程實(shí)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(jì)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(wèn)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(jì)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(jì)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(jì)計(jì)算體系 271
8.2 深厚沖積層凍結(jié)方案設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù) 276
8.5 高強(qiáng)井壁溫度場(chǎng)與凍結(jié)壁溫度場(chǎng)檢測(cè)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(shí)踐 279
9.1 工程概況 279
9.2 凍結(jié)孔設(shè)計(jì)與施工 281
9.2.1 凍結(jié)孔布置設(shè)計(jì) 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(guò)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(jì) 286
9.3.2 鹽水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 287
9.3.3 凍結(jié)站安裝、調(diào)試及開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 287
9.4 凍結(jié)施工監(jiān)測(cè) 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(cè)孔水位監(jiān)測(cè) 296
9.4.4 溫度觀測(cè)孔溫度監(jiān)測(cè) 298
9.4.5 井幫溫度監(jiān)測(cè) 298
9.4.6 凍結(jié)壁形成特性工程預(yù)報(bào)及調(diào)控 306
9.4.7 施工體會(huì) 313
9.4.8 工程施工大事錄 313
參考文獻(xiàn) 315