2025年井筒冻结工理念考核试卷及答案

2025年井筒冻结工理念考核试卷及答案一、填空题（每题2分，共20分）1.井筒冻结法施工中，冻结壁的主要作用是隔绝（地下水）并承受周围地层压力，确保井筒掘砌安全。2.冻土的主要物理特性包括（抗压强度）、抗剪强度、导热系数及冻胀融沉性，是冻结设计的关键参数。3.冻结站运行中，盐水温度需控制在（-30℃至-35℃）范围内，过低易导致冻结管脆裂，过高则影响冻结效率。4.冻结孔偏斜的允许误差为：垂直段每100米偏斜不超过（0.5米），全深最大偏距不超过（1.5米）。5.冻结壁交圈的标志性特征是相邻冻结孔冻土柱（完全连接），形成连续封闭的隔水帷幕。6.冻结施工中，卸压孔的主要作用是释放（冻土冻胀）产生的附加应力，防止井帮或井壁破坏。7.冻结管材质通常选用（20无缝钢管），其壁厚需满足冻结压力及地层变形的双重要求。8.测温孔的布置应沿冻结圈外、中、内三圈设置，每圈间距（5-8米），深度需超过冻结段底板（10-15米）。9.冻结站停电时，备用柴油发电机需在（15分钟）内启动，确保盐水循环系统持续运行，避免冻结管内盐水冻结。10.井筒掘砌过程中，若发现冻结壁渗漏水，需立即停止作业并采取（壁后注浆）或局部加强冻结措施。二、单项选择题（每题2分，共30分）1.冻结壁厚度设计的核心依据是（）。A.地层含水量B.冻结时间C.地压与冻土强度D.冻结管间距答案：C2.以下哪种情况会导致冻结管断裂风险显著增加？（）A.盐水温度稳定在-32℃B.冻结管焊接质量合格C.地层冻胀应力集中D.测温孔深度符合设计答案：C3.冻结站启动初期，盐水降温速率应控制在（）。A.1-2℃/hB.3-5℃/hC.6-8℃/hD.9-10℃/h答案：A4.冻结孔施工时，若发现偏斜超过允许值，正确的处理措施是（）。A.继续钻进至设计深度B.立即纠偏并重新测斜C.减小钻头直径D.降低泥浆密度答案：B5.冻土冻胀性最强的地层是（）。A.卵石层B.粗砂层C.粉土层D.基岩层答案：C6.冻结壁交圈后，需重点监测的参数是（）。A.冻结管内盐水流量B.冻土温度场分布C.井壁混凝土强度D.提升系统运行状态答案：B7.井筒掘砌时，若井帮温度高于（），需延长冻结时间或加强局部冻结。A.0℃B.-2℃C.-5℃D.-10℃答案：B8.冻结站制冷机组的制冷剂通常为（）。A.二氧化碳B.氨（NH₃）C.氟利昂D.氮气答案：B9.以下哪项不属于冻结施工应急预案的内容？（）A.停电时柴油发电机启动流程B.冻结管泄漏的堵漏方案C.井壁浇筑的混凝土配比D.冻土融沉的地面沉降监测答案：C10.冻结孔封孔的主要目的是（）。A.防止泥浆外溢B.隔绝地下水C.固定冻结管D.提高冻土强度答案：B11.冻结壁厚度验算时，需考虑的最不利工况是（）。A.掘砌至冻结段底部B.冻结壁交圈初期C.冻土温度达到最低D.融沉阶段开始答案：A12.盐水系统中，缓蚀剂的作用是（）。A.降低盐水冰点B.防止管道腐蚀C.提高导热效率D.减少盐水泄漏答案：B13.冻结管下管前，需进行的关键检测是（）。A.长度测量B.压力试验（打压试漏）C.材质成分分析D.外观锈蚀检查答案：B14.冻结施工中，地面沉降监测点应布置在（）。A.冻结站附近B.井筒中心5米范围内C.冻结圈外10-20米区域D.提升机房基础周边答案：C15.冻土的抗压强度随温度降低而（），随含水量增加而（）。A.升高，升高B.升高，降低C.降低，升高D.降低，降低答案：A三、判断题（每题2分，共20分。正确打“√”，错误打“×”）1.冻结法适用于所有地层，包括基岩裂隙水发育区域。（×）2.冻结管间距越小，冻结壁交圈时间越短，因此设计时应尽可能减小间距。（×）3.冻结站运行中，盐水比重需定期检测，比重过低可能导致管道堵塞。（√）4.井筒掘砌时，若井帮出现少量挂冰，说明冻结壁强度不足，需立即停止作业。（×）5.测温孔的主要作用是监测冻土温度场，而非直接参与冻结。（√）6.冻结管断裂后，可直接向管内注入水泥浆堵漏，无需停冻。（×）7.冻土融沉阶段需加强地面沉降监测，必要时进行注浆补偿。（√）8.冻结施工中，为提高效率，可同时进行多组冻结孔的钻进与冻结站运行。（×）9.盐水系统中的循环泵故障时，应立即关闭制冷机组，防止盐水温度过低。（√）10.冻结壁厚度设计需同时满足强度要求与封水要求，二者缺一不可。（√）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述冻结壁设计的主要步骤。答：冻结壁设计主要包括：①确定冻结深度（需超过井筒掘砌底板10-15米）；②计算地压（根据地层埋深、岩性及地下水压力）；③确定冻土强度参数（根据试验或经验值，考虑温度影响）；④通过公式或数值模拟计算冻结壁厚度（满足强度与封水要求）；⑤校验冻结时间（确保交圈时间与掘砌进度匹配）；⑥优化冻结孔布置（间距、偏斜控制等）。2.冻结站运行中需重点监控哪些参数？为什么？答：需监控：①盐水温度（-30℃至-35℃，过低易脆裂，过高影响冻结效率）；②盐水流量（确保各冻结管供冷均匀，流量不足会导致局部冻结缓慢）；③制冷机组压力（高压、低压侧压力，异常可能提示制冷剂泄漏或堵塞）；④冻结管内压力（监测冻胀应力，超压可能导致断裂）；⑤测温孔温度（判断冻土发展情况，确认交圈时间及厚度）。3.井筒掘砌过程中，发现井帮出现片状渗漏水，应如何处理？答：处理步骤：①立即停止掘砌作业，撤出人员至安全区域；②监测渗漏水流量及温度（若为低温水，可能是冻结壁未完全交圈；若为常温，可能是冻结管泄漏）；③若为局部未交圈，可在漏点附近补打辅助冻结孔或加强该区域盐水循环；若为冻结管泄漏，需关闭对应冻结管供冷，注入化学浆或水泥浆堵漏；④漏点处理后，重新检测井帮温度及强度，确认安全后方可恢复作业；⑤记录事故原因及处理过程，完善后续施工方案。4.简述冻结管断裂的主要原因及预防措施。答：主要原因：①冻结管材质缺陷（如焊接质量差、壁厚不足）；②地层冻胀应力集中（尤其是含水土层冻胀率高）；③冻结管偏斜过大（导致局部受力不均）；④盐水温度过低（钢管脆化）；⑤长期运行后腐蚀穿孔。预防措施：①严格检验冻结管材质及焊接质量（打压试漏≥1.5MPa）；②控制冻结孔偏斜（全深偏距≤1.5米）；③合理设计冻结管间距（避免冻胀应力叠加）；④控制盐水降温速率（初期≤2℃/h）；⑤定期添加缓蚀剂（减缓盐水对钢管的腐蚀）；⑥加强冻结管内压力监测（超压时通过卸压孔释放应力）。5.冻结施工中，如何判断冻结壁已完全交圈？答：判断依据：①测温孔数据：相邻冻结孔之间的测温孔温度均低于0℃（一般达到-3℃至-5℃），且温度场连成整体；②盐水流量与压力：各冻结管盐水流量稳定，回液温度差异缩小（≤2℃）；③地层变形监测：地面沉降或隆起速率减缓（冻胀阶段结束）；④现场观察：井筒掘砌时，井帮无明显渗水（或仅少量挂冰），冻土开挖呈整体块状结构；⑤冻结时间验证：根据冻结孔间距、地层导热系数计算的理论交圈时间已满足（一般为45-60天）。五、案例分析题（每题10分，共20分）案例1：某立井冻结施工中，冻结站运行35天时，地面监测发现局部区域地表隆起速率突然增大（由0.5mm/d增至3mm/d），同时对应区域测温孔温度由-8℃升至-3℃。问题：分析可能原因及应对措施。答案：可能原因：①该区域冻结管发生泄漏（盐水流失导致局部供冷不足，冻土融化，冻胀应力释放后转为融沉，但初期表现为未完全冻结的地层重新吸水膨胀）；②测温孔损坏（数据异常）；③相邻冻结孔偏斜过大（间距增大，冻土柱未完全连接，中间未冻结地层冻胀）。应对措施：①立即核查对应冻结管的盐水流量及压力（若流量减少、压力降低，确认泄漏）；②若冻结管泄漏，关闭该管供冷，注入聚氨酯或水泥浆堵漏；③补打加密冻结孔（在泄漏区域周边布置2-3个辅助孔，加快冻土发展）；④加密监测地表变形及测温孔温度（每2小时记录一次）；⑤调整盐水温度（降至-35℃，强化周边冻结管供冷）；⑥分析冻结孔偏斜数据（若偏斜超标，后续施工中优化钻孔工艺）。案例2：井筒掘砌至深度280米时（设计冻结段深度300米），井帮出现大范围渗水（流量约5m³/h），水温约1℃，同时对应位置冻结管回液温度较正常高5℃。问题：判断渗水原因，提出处理方案。答案：原因判断：①该区域冻结壁未完全交圈（回液温度高说明供冷不足，冻土柱未连接，地下水沿未冻结地层渗入）；②冻结管内盐水循环异常（如管道堵塞、循环泵故障，导致局部供冷量减少）；③冻结孔偏斜过大（实际间距超过设计值，冻土柱无法连接）。处理方案：①暂停掘砌作业，对渗水区域井帮进行临时支