在深厚冲积层冻结法凿井中,由于冻结孔偏斜、盐水流量分配不均等原因,造成冻结井筒外层井壁受到的冻结压力呈现不均匀特性,特别是在深厚粘土层中恶化了外壁的受力条件,易导致外壁产生受拉破坏等事故,严重威胁着井筒施工安全。为此,为提高外壁抵抗不均匀冻结压力的能力,本论文提出采用混杂纤维混凝土作为筑壁材料,开展了深厚粘土层不均匀冻结压力作用下混杂纤维混凝土井壁结构研究。首先,根据淮南顾桥煤矿东回风井冻结段外壁在深厚粘土层位施工时发生破坏情况,以及实测冻结压力进行分析,表明外壁受到的冻结压力不均匀性明显,是外壁破坏的主要原因;并通过两淮矿区深厚粘土层外壁承受冻结压力实测数据分析表明,冻结压力不均匀较为普遍。为防止外壁破坏,应提高井壁混凝土的抗拉性能。其次,根据深厚粘土层冻结井筒外壁的受力机理,选择混杂纤维混凝土作为筑壁材料来提高外壁承受不均匀冻结压力的能力。通过正交试验方法,得到了井壁混杂纤维凝土优化配合比,并进行其抗压、抗拉、抗折、轴心抗压等力学性能试验和微观结构分析。结果表明混杂纤维提升混凝土抗压强度不明显,但能使混凝土抗拉强度和抗折强度分别提高44.85%和31.34%,并能增强混凝土延性和改善其内部结构。随后,对配制的混杂纤维混凝土开展了相关的耐久性研究,结果表明混杂纤维能提升混凝土的抗渗、抗冻融和抗硫酸盐腐蚀能力,能满足井壁混凝土耐久性要求。然后,考虑厚径比的影响,利用ANSYS软件对新型外壁结构进行了模拟计算,得到了不均匀压力系数分别为0.1、0.2、0.3情况下的外壁应力分布特征,并回归得到了井壁承载能力计算公式。最后,对该种新型外壁结构进行了不均匀荷载作用下相似模型加载试验,得到了该种井壁结构的变形特征和应力特性,并得出在0.2不均匀压力系数下井壁极限承载力为小荷载6.8MPa、大荷载8.2MPa,与数值模拟计算结果较为吻合。论文研究结果表明,混杂纤维能显著提高井壁混凝土的抗拉强度,满足井壁的耐久性要求,同时能改善混凝土的脆性破坏特征,提高井壁结构可靠性,是深厚粘土层不均匀冻结压力作用下井壁结构的优良材料。图51表24参84