(安徽理工大学 土木建筑学院， 安徽 淮南 232001)

0 引言

近几十年来，我国矿井建设全面开展，其中两淮矿区为我国大型煤炭资源储藏基地，是华东地区重要的能源基地，多为深厚冲积层所覆盖，煤矿均采用立井开拓[1]。目前，国内已有多例服役期矿井出现井筒破损淹水等事故。针对普通法施工矿井发生井筒淹水事故后多采用冻结法完成事故井修缮；冻结法处理事故井过程中，为确保事故井破损段井壁的安全修复，同时不使非事故段井壁由于土体冻胀产生二次破坏，既要保证冻结壁有一定的强度和厚度，又要严格控制冻结壁的发展，从而在实际工程中面临着许多技术难题。因此局部差异冻结条件下冻结壁的形成规律和研究方法至关重要。

国内外学者对于冻胀力与冻胀机理的研究颇多。EVERETT[2]根据毛细冰理论对水分迁移冻胀进行了解释，称之为第一冻胀理论。MILLER[3]为解释水分迁移过程中不连续冰透镜体的形成过程，提出了第二冻胀理论，并基于该理论提出了刚性冰模型。O’NEILL等[4]对该模型进行了完善，给出了由定量冰、土和水之间的分量总应力得出冻结锋面冰晶体产生的准则，并建立了较为完善的计算体系。国内荣传新等[5]建立了考虑冻结壁、井壁及周围土体共同作用的粘弹性计算模型，给出了外层井壁上的冻结压力解析式，以及冻结壁和井壁的应力分布规律。马茂艳等[6]基于符合深井冻土蠕变特性的改进西原体模型，利用ABAQUS软件计算分析了深部冻结井的掘砌过程，获得了作用于外层井壁的冻胀力发展变化规律，结果表明土体埋深、冻结壁温度、土体冻胀率等因素均影响冻胀力的大小。……