4.5　凍結壁厚度計算

4.5.1　凍結壁厚度解析計算應符合下列規定：

1　應將凍結壁視為具有某一平均溫度、由均勻凍土介質組成各向同性的厚壁圓筒。凍結壁依其所處不同深度和不同土性可視為彈性體、彈塑性體和黏塑體。

2　凍結壁凍土的力學指標應與凍結壁所確定的平均溫度相對應。

3　凍結壁厚度計算模型應采用有限長或無限長的厚壁圓筒模型。

4　靜力計算應按凍土強度條件和凍結壁變形條件進行凍結壁厚度計算。

5　根據沖積層厚度和土層特性以及井筒掘砌工藝，凍結壁厚度計算應符合下列規定：

1）當沖積層深度小于120m時，含水砂層、砂性土層的凍結壁可視為彈性體，宜按凍土強度條件，采用無限長厚壁圓筒計算公式；

2）當沖積層深度大于120m時，含水砂層、砂性土層的凍結壁可視為彈塑性體，宜按凍土強度條件，采用無限長厚壁圓筒計算公式；

3）深厚黏土層凍結壁可視為黏塑體，宜分別采用按有限長極限狀態強度條件及變形條件計算。

6　凍結壁最小厚度一般不應小于凍結孔開孔間距的80%。

4.5.2　無限長彈性體凍結壁厚度應按下式計算：

式中：E——設計凍結壁有效厚度（m）；

rw——凍結壁設計控制層處的井筒掘進半徑（m）；

ψ——系數；按第三強度理論時，ψ采用2，適用于粉砂、細砂和砂性土；第四強度理論時，ψ采用，適用于中砂、粗砂和砂礫層；

σ′t——長時強度（MPa），長時強度取值可按本標準附錄B中相關公式計算。

4.5.3　無限長彈塑性體凍結壁厚度應按下式計算：

式中：F、G——與所用強度理論有關的系數。第三強度理論時，F=0.29，G=2.30，適用于粉砂、細砂和砂性土層；第四強度理論時，F=0.56，G=1.33，適用于中砂、粗砂和砂礫層。

4.5.4　有限長黏塑性體按強度條件凍結壁厚度應按下式計算：

式中：h——掘進段高，即凍結壁暴露高度（m）；

k——安全系數，采用1.1～1.3；

ζ——暴露段凍結壁兩端固定程度系數，可按表4.5.4選用。

4.5.5　有限長黏塑體按變形條件凍結壁厚度應按下列公式計算：

當B＞1時

當B趨近于1時

式中：rb——凍結壁外半徑（m）；

——計算模型系數；

tP——凍結壁暴露時間（h）；

ua——暴露段凍結壁最大允許位移量（m），取0.05m；

e——自然對數底數；

ζ——固定程度系數，可按表4.5.4選用；

A（T′）、B、C——三軸壓縮蠕變試驗參數，可按本標準附錄B取值。