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山东黄金集团有限公司三山岛金矿新立副井井塔自矿井投产以来,出现了持续的不均匀沉降变形,目前变形量超过180mm,严重地影响矿井生产和安全,对该井塔的变形机理及有效的预测控制研究有重要的意义。 本文详细的介绍了人工冻结法施工的方法和原理并对人工冻结法施工引起地层位移的因素进行了概括分析,主要因素为:土体冻胀及卸压、冻土融沉和融土压缩及固结。针对三山岛金矿新立矿区副井是采用的冻结法施工,施工结束后出现了持续的不均匀沉降,通过分析推断出现这种现象的主要原因应该是冻结施工结束后,冻结壁的融化产生的融沉,以及冻融土的压缩固结。 通过理论分析数值模拟和实测分析对比发现,新立副井井塔的不均匀沉降变形的主要原因是:该井筒表土段施工采用了冻结法施工技术,由于在海水条件下,冻结温度场低,冻结壁范围大,而冻融速度慢,使得融沉周期较长。冻结法施工结束后,冻土产生缓慢的融沉效应。由于冻土的融沉特性与土质、干容重和含水(冰)量有关,不同的土质的融沉系数不一样,冻土的融化情况不同,使井塔产生了不均匀沉降。 为了预测井塔的长期稳定性,本文采用了数学上的灰色预测模型,对新立副井井塔今后的若干年的沉降趋势进行预测。结果表明,沉降速度和偏斜率将继续趋于平缓,说明目前副井井塔已经趋于稳定,不进行地基基础加固处理能满足安全生产的要求。根据副井井塔偏斜率的预测表明,偏斜率仍有微小的发展,可以通过提升中心调整进行处理。