一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法

1.本发明属于寒区隧道试验技术领域，特别涉及一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法。


背景技术：

2.随着我国向“交通强国”目标迈进，构建现代化高质量国家立体交通网要求交通基础设施建设向北部与中西部延伸，涌现了大量寒区特长隧道建设项目，同时也出现了与之配套的大直径深竖井工程。建造于寒区多年冻土地层的深竖井，季节性温度周期交替作用下，围岩自身温度场发生变化导致岩土体出现融沉现象，该过程地层的沉降以下拉荷载形式作用于井壁，降低井壁衬砌的承载能力进而影响稳定性。
3.已有研究表明，下拉荷载的实质为地表沉降在井壁上产生的负摩阻力，是井筒破裂病害的主要原因。然而，地下工程隐蔽性和土层分布异性等客观原因，致使现场测试依赖季节温度场演化的长周期性且难以获取负摩阻力，同时现阶段缺乏关于公路隧道竖井井壁物理力学参数的室内试验装置，成为影响直观认识井壁-围岩相互作用规律的阻碍。


技术实现要素：

4.鉴于上述背景技术中存在的两点问题，本发明提供一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，研制一种用于测试多年冻土地层竖井侧阻力的试验箱，于试验箱内搭建竖井-围岩室内结构模型，采用冻融循环制冷机模拟冻融环境，观察记录试验中负摩阻力三阶段变化规律，依据温度、融沉位移、压力计三项测试数据，结合井壁围岩融沉接触的表面积、竖井模型及土重量三个物理量，综合计算获得井壁负摩阻力大小，最后绘制井壁负摩阻力-时间时程曲线获得最终井壁负摩阻力值，进而克服现场测试依赖季节温度场演化的长周期性及难以获取井壁负摩阻力的障碍，为便于室内试验开展奠定技术基础。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，包括以下步骤：
7.【s1】构建多年冻土地层竖井井壁物理力学参数室内测试装置
8.在填筑人工制备土的试验箱内放置竖井-围岩结构缩比模型，并安装温度传感器、沉降测量仪和压力计，连接冻融循环制冷机提供冻融模拟试验条件；
9.【s2】融沉试验模拟
10.打开冻融循环制冷机，设定温度为至井址区年平均最低温度；当试验箱达到该温度时，关闭冻融循环制冷机，记录全过程温度、融沉位移和压力参数，频率为1次/h，分别绘制温度、融沉位移时程曲线，并计算负摩阻力，绘制负摩阻力-时间曲线；
11.【s3】试验数据有效性分析
12.【s4】井壁负摩阻力值的计算
13.记录负摩阻力-时间曲线中增长与平缓阶段的临界值作为最终井壁负摩阻力。
14.上述多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法中，步骤【s2】中负摩阻力计算
公式为：
15.fn＝(f
0-g
m-g
p
)/as16.其中fn为负摩阻力，单位kpa；f0为第二阶段末压力计的读数，单位kn；gm为试验箱和人工制备土的自重，单位kn；g
p
为竖井结构的自重，单位kn；as为井壁围岩的接触面积，即竖井结构外圆柱的侧面积，单位m2。
17.上述多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法中，步骤【s3】中试验数据有效性分析包括以下步骤：
18.【s31】分析温度-时间曲线是否出现“下降-增长-平稳”三个阶段，融沉位移-时间曲线是否出现“增长-下降-平稳”三个阶段，负摩阻力-时间曲线是否出现“增长-平缓-下降”三个阶段；
19.【s32】判断三条曲线时间的同步性：
20.如果同时满足下式
[0021][0022]
则表示试验数据有效；其中t1、t2分别是温度-时间曲线中下降、增长阶段的时刻，t3、t4分别是融沉位移-时间曲线中增长、下降阶段的时刻；t5、t6分别是负摩阻力-时间曲线中增长、平缓阶段时刻。
[0023]
上述多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法中，步骤【s3】中负摩阻力-时间曲线中t6时刻对应的值即为井壁负摩阻力值。
[0024]
上述多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法中，测试装置包括冻融循环制冷机、竖井结构模型和试验箱；所述的试验箱包括箱体、箱盖和箱体内部布置的冻结管、温度传感器和沉降测量仪；试验箱的箱底中部开有通孔，竖井结构模型穿过试验箱的箱底通孔后，上部与箱盖平齐设置，井底作用于压力计后由千斤顶支撑；试验箱的箱体内填筑有人工制备土；
[0025]
所述的冻结管沿试验箱内壁的竖向和环向排布，并通过连接管与外部的冻融循环制冷机相联；
[0026]
所述的温度传感器沿竖向和横向布设在人工制备土内，并与箱体外部的温度数据采集仪连接；
[0027]
所述的沉降测量仪包括百分表、预埋钢片和钢丝，百分表设置在箱盖上，预埋钢片埋设于竖井结构模型附近的人工制备土中。
[0028]
上述多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法中，试验箱的箱体为双层圆柱铁皮桶，箱体和箱盖内壁均设置有保温板。
[0029]
上述多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法中，所述箱盖上设置有两只锁扣，与箱体上设置的扣环配对连接；所述箱盖上设置有预留线孔、预留管孔和预留井孔。
[0030]
上述多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法中，冻结管采用铁皮卡固定在试验箱的内壁。
[0031]
上述多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法中，所述温度传感器和沉降测
量仪分别布设于竖井结构模型的两侧。
[0032]
上述多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法中，冻融循环制冷机包括制冷系统和控制单元。
[0033]
本发明的有益效果是：
[0034]
(1)本发明中采用的测试装置简单，根据几何、力学相似性原理设计用于模拟实际工程中施作一次衬砌的竖井-围岩结构模型，试验中围岩采用人工制备土模拟、一次衬砌采用铁丝混凝土，取材及制作相对简便；压力、温度、融沉位移数据便于采集，井壁负摩阻力的演化阶段的获取相对直观。
[0035]
(2)本发明基于设计的测试装置，搭建竖井-围岩室内结构模型，借助冻融制冷机可以实时、快速对于温度的控制，不仅可以模拟符合实际工程环境温度演变条件，采用径向、竖向铺设的温度传感器，克服了现场测试对依赖季节温度场演化的长周期性。
[0036]
(3)本发明试验结果分析中依据温度-时间、融沉位移-时间变化曲线，并初步判断试验过程的合理性，借助沉降测量仪准确量测井壁和冻土之间的融沉位移，将负摩阻力量测转化为平均剪应力计算公式，最终通过绘制的负摩阻力-时间时程曲线确定最终的井壁负摩阻力值，提高了测试方法及结果的准确性和可靠性。
附图说明
[0037]
为了更为清楚的说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]
图1为本发明多年冻土地层负摩阻力测试方法流程示意图；
[0039]
图2为本发明多年冻土地层竖井井壁物理力学参数室内测试装置组成原理示意图；
[0040]
图3为本发明测试装置试验箱结构及内部冻结管布局示意图；
[0041]
图4为本发明试验箱内箱盖锁扣结构示意图；
[0042]
图5为本发明试验箱内铁皮卡结构示意图；
[0043]
图6为温度传感器及沉降测量仪布设示意图；
[0044]
图7为本发明物理力学参数测试典型的地层温度-时间变化规律曲线；
[0045]
图8为本发明物理力学参数测试典型的地层位移-时间变化规律曲线；
[0046]
图9为本发明物理力学参数测试典型的负摩阻力-时间变化规律曲线。
[0047]
附图标记如下：1、冻融循环制冷机；2、连接管；3、箱盖；4、试验箱；5、保温板；6、温度传感器；7、冻结管；8、竖井结构模型；9、箱盖预留井孔；10、压力计；11、通孔；12、液压千斤顶；13、温度数据采集仪；14、沉降测量仪；15、预留线孔；16、预留管孔；17、箱盖锁扣；18、箱体扣环；19、单通管铁皮卡；20、三通管铁皮卡；21、人工制备土；22、可拆卸底座；23、钢丝；24、预埋钢片；25百分表。
具体实施方式
[0048]
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图1-9和实施例对本发明作进一步的详细介绍。
[0049]
如图1所示，本发明提供一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，包括以下步骤：
[0050]
【s1】构建多年冻土地层竖井井壁物理力学参数室内测试装置：
[0051]
在填筑人工制备土的试验箱内放置竖井-围岩结构缩比模型，并安装温度传感器、沉降测量仪和压力计，连接冻融循环制冷机提供冻融模拟试验条件；
[0052]
试验前，以千斤顶12对称布设两只可拆卸支座22，用于支撑试验箱4，试验箱4采用厚2.5mm的铁皮焊接双层铁皮圆柱桶及箱盖3，双层之间填充3cm～5cm的保温板5，箱盖3上预留管线孔及焊接锁扣17，试验箱4内壁采用数量完整的铁皮卡20固定冻结管7并焊接牢固，并以桶身中轴线焊接桶身两只扣环于桶底进行开孔，孔直径大于竖井直径0.2～0.8cm；
[0053]
根据1：60相似模型试验比例，浇筑铁丝混凝土竖井结构模型8(直径17.5cm，厚3cm，长1.6m，箱底预留40cm用于试验箱4同井壁发生位移产生负摩阻力)，采用可拆卸底座22支撑试验箱4，分层填筑人工制备土体21，填筑高度低于试验箱45～10cm；检查、校核其他监测元件线路连接的完整性，以实现符合实际工程的竖井-围岩结构模型搭建。
[0054]
【s2】融沉试验模拟：
[0055]
打开冻融循环制冷机，设定温度为至井址区年平均最低温度；当试验箱达到该温度时，关闭冻融循环制冷机，以温度传采集仪13显示的读数作为基准，观察百分表25大刻度盘指针读数为50后，移去可拆卸底座，同时保证试验箱4的垂直度，给予井壁和冻土发生相对位移以产生相互作用，位移大小为箱底预留40cm。
[0056]
记录全过程温度、融沉位移和压力参数，频率为1次/h，分别绘制温度、融沉位移时程曲线，如并按照下式(1)计算负摩阻力：
[0057]fn
＝(f
0-g
m-g
p
)/asꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0058]
根据计算的每时刻井壁负摩阻力值，绘制摩阻力-时间曲线，其中fn为井壁负摩阻力，单位kpa；f0为第二阶段末压力计的读数，单位kn；gm为试验箱和人工制备土的自重，单位kn；g
p
为竖井结构的自重，单位kn；as为井壁围岩的接触面积，即竖井结构外圆柱的侧面积，单位m2；
[0059]
开始试验时，打开冻融循环制冷机1，设定井址区年平均最低温度-25℃(新疆、西藏等高寒地区最低达-40℃)，为竖井-围岩结构提供低温冻结条件；关闭冻融制冷机1恢复室温20℃(恒温实验室环境温度范围20℃
±
5℃)用于模拟冻土消融环境，
[0060]
【s3】试验数据有效性分析：
[0061]
进一步的，试验数据有效性分析包括以下步骤：
[0062]
【s31】如图7～9所示，分析温度-时间曲线是否出现“下降-增长-平稳”三个阶段，融沉位移-时间曲线是否出现“增长-下降-平稳”三个阶段，负摩阻力-时间曲线是否出现“增长-平缓-下降”三个阶段；
[0063]
【s32】判断三条曲线时间的同步性及测试数据的有效性；
[0064]
在融沉模拟试验中，由于影响因素和测试环节较多，包括冻土的材料成分及其降温、升温、温度保持环节，试验时间也相对较长，测量的传感器也包括温度、压力和沉降几种，故需要对测试结果的有效性进行判断，才能确保测量结果的可靠性，为此本发明提出了一种多传感器测试数据同步性检验方法，用于测试结果的有效性评价。
[0065]
如图7～9所示，如果同时满足式(2)
[0066][0067]
则表示试验数据有效；其中t1、t2分别是温度-时间曲线中下降、增长阶段的时刻，t3、t4分别是融沉位移-时间曲线中增长、下降阶段的时刻；t5、t6分别是负摩阻力-时间曲线中增长、平缓阶段时刻。
[0068]
对于地层温度-时间曲线，t1时刻降至井址区年平均最低温度，t2时刻从年平均最低温升至室内温度；对于地层位移-时间曲线，t3时刻围岩冻胀位移增长至隆起峰值，t4时刻融沉位移降低的终值；对于负摩阻力-时间曲线，t5时刻井壁负摩阻力增长至峰值，t6时刻由平缓转向下降。
[0069]
在试验中，理论上t1同t3在时刻上应具有一致性，即降温阶段围岩产生冻胀，但考虑到降温阶段，围岩冻胀的过程是内部水的冻结，温度降至负温并不能立即使得围岩冻胀，存在一定滞后的效应，故t1同t3的误差不小于两者之和的1/20，不大于两者之和的1/10，则认为满足温度-时间、位移-时间、负摩阻力-时间曲线同步(2)式中第一个的条件。
[0070]
在试验中，理论上t2同t4在时刻上也应具有一致性，即升温阶段围岩产生融沉，但考虑到升温阶段，冻结围岩内部冰、水、岩体三相发生相变的过程，温度升高并不能立即使得围岩融沉，存在一定滞后的效应，故t2同t4的误差不小于两者之和的1/20，不大于两者之和的1/10，则认为满足温度-时间、位移-时间、负摩阻力-时间曲线同步(2)式中的第二个的条件。
[0071]
在试验中，理论上t2同t5在时刻上仍具有一致性，即升温阶段井壁产生负摩阻力，但考虑到升温阶段，并不能直接使得井壁产生负摩阻力，直接产生负摩阻力的因素为围岩的融沉位移，即“升温
→
融沉位移
→
井壁负摩阻力”，也存在一定滞后的效应，故t2同t5的误差不小于两者之和的1/20，不大于两者之和的1/10，则认为满足温度-时间、位移-时间、负摩阻力-时间曲线同步(2)式中的第三个的条件。
[0072]
进一步的，负摩阻力为负摩阻力-时间曲线中t6时刻对应的值。
[0073]
【s4】负摩阻力值的确定：
[0074]
记录负摩阻力-时间曲线中t6时刻对应的负摩阻力，即增长与平缓阶段的临界值作为最终井壁负摩阻力。之所以取该临界值，是因为增长阶段象征着负摩阻力的正常演化，平缓阶段象征着竖井围岩不发生融沉位移，即不能产生负摩阻力，而下降段代表着土层已被压密，竖井围岩产生的位移速率降低，近而负摩阻力下降。
[0075]
如图2和图3所示，本发明提供一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数室内测试装置，包括冻融循环制冷机1、竖井结构模型8、试验箱4和物理力学量测单元。
[0076]
试验箱4包括箱体、箱盖3和箱体内部布置的冻结管7和物理力学量测单元；试验箱4的箱底中部开有通孔，竖井结构模型8穿过试验箱4的箱底通孔11后，上部与箱盖3平齐设置，下部通过压力计10后支撑在千斤顶12上；试验箱4的箱体内填充有人工制备土21；人工制备土21填筑于箱体内部、竖井结构模型8的外部；
[0077]
物理力学量测单元包括温度传感器6、压力计10和沉降测量仪14；温度传感器6和外部的温度数据采集仪13联接，用于监测竖井围岩温度；温度传感器6包括若干只温度探
头，沿竖向和横向布设在人工制备土21内，并与箱体外部的温度数据采集仪13电线连接；
[0078]
沉降测量仪14由百分表25、预埋钢片24和钢丝23组成。百分表25设置在箱盖3上，预埋钢片埋设于竖井结构模型8附近的人工制备土21中；钢丝23一端焊接在薄钢片上，另一端穿过箱盖后设置在百分表25上。压力计10安设竖井结构模型8的底部与液压千斤顶12之间，用于测试竖井结构模型8冻融起始和结束压力的大小。
[0079]
试验箱4的箱体为双层圆柱铁皮桶，高1.2m，内直径0.8m。箱体和箱盖3内壁均设置的保温板5，尽可能隔绝外界环境的温度交换和大气交换，真实反映多年冻土地层的物理力学特征；试验箱用于约束真实多年冻土地层环境区域，提供室内试验的模型尺度范围，桶身附属构造具有补充试验箱4功能完整和试验需要的作用。箱体和箱盖3内壁均设置的保温板5，尽可能隔绝外界环境的温度交换和大气交换，真实反映多年冻土地层的物理力学特征；试验箱用于约束真实多年冻土地层环境区域，提供室内试验的模型尺度范围，桶身附属构造具有补充试验箱4功能完整和试验需要的作用。
[0080]
竖井结构模型8根据模型试验1:60，采用符合实际工程的铁丝混凝土浇筑而成的圆筒结构，人工制备土21的容重γ、应变ε、泊松比μ、内摩擦角四种物理力学参数遵从第一相似定律，相似比取1；应力σ、粘聚力c、位移x、弹性模量e遵从第二相似原理，及力学相似，相似比取60。
[0081]
如图4所示，箱盖3上设置有两只锁扣17，与箱体上设置的扣环18配对连接；所述箱盖3上设置有预留线孔15、预留管孔16和预留井孔。锁扣17沿周边直径对向焊接，以便于同箱体扣环18可以较好的连接，达到箱盖3牢固扣盖。双层铁皮盖填充保温板15，以阻止试验低温环境同外界温度交换，排除外界因素对结果的干扰；预留线孔15具有温度传感器传输线同数据采集仪器相连的作用；预留管孔16是为便于连接管2穿过箱盖3而布设的，便于冻结液体的通过。所述预留井孔9根据竖井结构模型截面在箱盖3的投影开孔，以便于围岩融沉作用下沿井壁发生剪切作用，以产生侧摩阻力。
[0082]
冻结管7沿试验箱4内壁的竖向和周向排布，并通过连接管2与外部的制冷机1相连，冻结管7采用单通管铁皮卡19或三通铁皮卡20固定在试验箱内壁，用于保障冻结液体在管道中流动时冻结管7稳定不至于偏位、脆性折断，如图5所示。
[0083]
如图6所示，温度传感器6和沉降测量仪14分别布设于竖井结构模型8的两侧；所述温度传感器包括3-8只竖向温度探头和3-8只横向温度探头，相邻探头之间间距为6cm，其中竖向温度传感器6布置距井壁距离18.5cm，最上部温度传感器距冻结管边缘1cm，横向温度传感器距井壁距离4.5cm；
[0084]
沉降测量仪14的百分表25设置在箱盖3上，可测量的位移精度为0.01mm，预埋钢片24为4cm
×
4cm的薄钢片，埋设于距竖井结构模型82cm附近的人工制备土21中，钢丝23直径为4mm，一端焊接在薄钢片上，另一端穿过箱盖后设置在百分表25上。当竖井结构模型8周围的人工制备土体21发生融沉后，预埋钢片24产生竖向融沉位移，百分表25会显示读数，如图5所示。
[0085]
冻融循环制冷机1包括制冷系统和控制单元可为试验箱提供冻融试验的低温和温度保持条件，开启冻融循环制冷机可提供多年冻土地层形成的低温环境，低温范围为-5℃～-40℃；关闭冻融循环制冷机保持室温，室温范围20℃
±
5℃，用于模拟多年冻土地层竖井围岩融沉效应。
[0086]
综上，本发明提供的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，发明一种用于测试多年冻土地层竖井井壁物理力学参数的试验箱，试验箱内搭建竖井-围岩室内结构模型，采用冻融循环制冷机模拟冻融环境，观察记录试验中负摩阻力三阶段变化规律，依据温度、融沉位移、压力计三项测试数据，结合井壁围岩融沉接触的表面积、竖井模型及土重量三个物理量，综合计算获得负摩阻力大小，最后绘制负摩阻力-时间时程曲线获得最终井壁负摩阻力值，进而克服现场测试依赖季节温度场演化的长周期性及难以获取井壁物理力学参数的障碍，可用于寒区竖井-围岩相互作用模型试验、寒区竖井洞口地表融沉规律研究中，揭示围岩冻融循环作用下井壁物理力学变化规律。

技术特征：
1.一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：【s1】构建多年冻土地层竖井井壁物理力学参数室内测试装置在填筑人工制备土的试验箱内放置竖井-围岩结构缩比模型，并安装温度传感器、沉降测量仪和压力计，连接冻融循环制冷机提供冻融模拟试验条件；【s2】融沉试验模拟打开冻融循环制冷机，设定温度为至井址区年平均最低温度；当试验箱达到该温度时，关闭冻融循环制冷机，记录全过程温度、融沉位移和压力参数，频率为1次/h，分别绘制温度、融沉位移时程曲线，并计算负摩阻力，绘制负摩阻力-时间曲线；【s3】试验数据有效性分析【s4】井壁负摩阻力值的计算记录负摩阻力-时间曲线中增长与平缓阶段的临界值作为最终的井壁负摩阻力值。2.根据权利要求1所述的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于，步骤【s2】中负摩阻力计算公式为：f
n
＝(f
0-g
m-g
p
)/a
s
其中f
n
为负摩阻力，单位kpa；f0为第二阶段末压力计的读数，单位kn；g
m
为试验箱和人工制备土的自重，单位kn；g
p
为竖井结构的自重，单位kn；a
s
为井壁围岩的接触面积，即竖井结构外圆柱的侧面积，单位m2。3.根据权利要求1所述的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于，步骤【s3】中试验数据有效性分析包括以下步骤：【s31】分析温度-时间曲线是否出现“下降-增长-平稳”三个阶段，融沉位移-时间曲线是否出现“增长-下降-平稳”三个阶段，负摩阻力-时间曲线是否出现“增长-平缓-下降”三个阶段；【s32】判断三条曲线时间的同步性：如果同时满足公式则表示试验数据有效；其中t1、t2分别是温度-时间曲线中下降、增长阶段的时刻，t3、t4分别是融沉位移-时间曲线中增长、下降阶段的时刻；t5、t6分别是负摩阻力-时间曲线中增长、平缓阶段时刻。4.根据权利要求3所述的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于：步骤【s3】中负摩阻力-时间曲线中t6时刻对应的值即为井壁负摩阻力值。5.根据权利要求1所述的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于：测试装置包括冻融循环制冷机(1)、竖井结构模型(8)和试验箱(4)；所述的试验箱(4)包括箱体、箱盖(3)和箱体内部布置的冻结管(7)、温度传感器(6)和沉降测量仪(14)；试验箱(4)的箱底中部开有通孔(11)，竖井结构模型(8)穿过试验箱(4)的箱底通孔后，上部与箱盖(3)平齐设置，井底作用于压力计(10)后由千斤顶(12)支撑；试验箱(4)的箱体内填筑有人工制备土(21)；
所述的冻结管(7)沿试验箱(4)内壁的竖向和环向排布，并通过连接管(2)与外部的冻融循环制冷机(1)相联；所述的温度传感器(6)沿竖向和横向布设在人工制备土(21)内，并与箱体外部的温度数据采集仪(13)连接；所述的沉降测量仪(14)包括百分表(25)、预埋钢片(24)和钢丝(23)，百分表(25)设置在箱盖(3)上，预埋钢片(24)埋设于竖井结构模型(8)附近的人工制备土(21)中。6.根据权利要求5所述的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于：试验箱(4)的箱体为双层圆柱铁皮桶，箱体和箱盖(3)内壁均设置有保温板(5)。7.根据权利要求5所述的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于：所述箱盖(3)上设置有两只锁扣(17)，与箱体上设置的扣环(18)配对连接；所述箱盖(3)上设置有预留线孔(15)、预留管孔(16)和预留井孔(9)。8.根据权利要求5所述的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于：冻结管(7)采用单通管铁皮卡(19)或三通管铁皮卡(20)固定在试验箱(4)的内壁。9.根据权利要求5所述的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于：所述温度传感器(6)和沉降测量仪(14)分别布设于竖井结构模型(8)的两侧。10.根据权利要求5所述的一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，其特征在于：冻融循环制冷机(1)包括制冷系统和控制单元。

技术总结
本发明公开了一种多年冻土地层竖井井壁物理力学参数测试方法，包括构建多年冻土地层竖井井壁物理力学参数室内测试装置、融沉试验模拟、试验数据有效性分析、井壁负摩阻力值的计算等步骤。本发明采用制冷系统模拟围岩冻融循环后的融沉效应，依据地层温度-时间、融沉位移时程曲线验证测试过程的合理性，借助沉降测量仪准确量测井壁和冻土之间的融沉位移，将负摩阻力量测转化为平均剪应力计算公式，最终通过绘制的负摩阻力-时间时程曲线确定最终的井壁负摩阻力值，提高了测试方法及结果的准确性和可靠性。和可靠性。和可靠性。


技术研发人员：罗彦斌 方腾飞 刘伟伟 陈建勋 牛嘉伟 尚清晨 高尚昆 贾海洋 赵鹏宇
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/22