4.5　冻结壁厚度计算

4.5.1　冻结壁厚度解析计算应符合下列规定：

1　应将冻结壁视为具有某一平均温度、由均匀冻土介质组成各向同性的厚壁圆筒。冻结壁依其所处不同深度和不同土性可视为弹性体、弹塑性体和黏塑体。

2　冻结壁冻土的力学指标应与冻结壁所确定的平均温度相对应。

3　冻结壁厚度计算模型应采用有限长或无限长的厚壁圆筒模型。

4　静力计算应按冻土强度条件和冻结壁变形条件进行冻结壁厚度计算。

5　根据冲积层厚度和土层特性以及井筒掘砌工艺，冻结壁厚度计算应符合下列规定：

1）当冲积层深度小于120m时，含水砂层、砂性土层的冻结壁可视为弹性体，宜按冻土强度条件，采用无限长厚壁圆筒计算公式；

2）当冲积层深度大于120m时，含水砂层、砂性土层的冻结壁可视为弹塑性体，宜按冻土强度条件，采用无限长厚壁圆筒计算公式；

3）深厚黏土层冻结壁可视为黏塑体，宜分别采用按有限长极限状态强度条件及变形条件计算。

6　冻结壁最小厚度一般不应小于冻结孔开孔间距的80%。

4.5.2　无限长弹性体冻结壁厚度应按下式计算：

式中：E——设计冻结壁有效厚度（m）；

rw——冻结壁设计控制层处的井筒掘进半径（m）；

ψ——系数；按第三强度理论时，ψ采用2，适用于粉砂、细砂和砂性土；第四强度理论时，ψ采用，适用于中砂、粗砂和砂砾层；

σ′t——长时强度（MPa），长时强度取值可按本标准附录B中相关公式计算。

4.5.3　无限长弹塑性体冻结壁厚度应按下式计算：

式中：F、G——与所用强度理论有关的系数。第三强度理论时，F=0.29，G=2.30，适用于粉砂、细砂和砂性土层；第四强度理论时，F=0.56，G=1.33，适用于中砂、粗砂和砂砾层。

4.5.4　有限长黏塑性体按强度条件冻结壁厚度应按下式计算：

式中：h——掘进段高，即冻结壁暴露高度（m）；

k——安全系数，采用1.1～1.3；

ζ——暴露段冻结壁两端固定程度系数，可按表4.5.4选用。

4.5.5　有限长黏塑体按变形条件冻结壁厚度应按下列公式计算：

当B＞1时

当B趋近于1时

式中：rb——冻结壁外半径（m）；

——计算模型系数；

tP——冻结壁暴露时间（h）；

ua——暴露段冻结壁最大允许位移量（m），取0.05m；

e——自然对数底数；

ζ——固定程度系数，可按表4.5.4选用；

A（T′）、B、C——三轴压缩蠕变试验参数，可按本标准附录B取值。