[發明專利]一種豎向可變凍結效果的凍結器及工作方法

有效

• 申請號: 202210048957.8
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114542080B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 石榮劍;姬嘉駿;姜濤;岳豐田;張勇;陸路
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/14;E21D9/06;E02D3/115
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

1.一種豎向可變凍結效果的凍結器，其特征在于：它包括夾層管狀結構的供液管（2），供液管（2）的內管壁與外管壁之間留有供液通道，其中供液管（2）的內管壁中活動設置有回液管（1），供液管（2）的端部設有結構匹配的中空環形餅狀結構的上集液空腔（3），回液管（1）穿過上集液空腔（3）設置，回液管（1）端部設有中空餅狀結構的下集液空腔（5），回液管（1）端部與下集液空腔（5）的圓心處連接，下集液空腔（5）與上集液空腔（3）之間圍繞圓心設有多根曲線凍結管（4），曲線凍結管（4）內部分別與上集液空腔（3）和下集液空腔（5）連通并形成向曲線向外彎曲的籠狀結構，最終形成冷凍液通過供液管（2）的夾層管結構進入上集液空腔（3）內，之后通過多根曲線凍結管（4）分別進入下集液空腔（5），匯集在下集液空腔（5）的冷凍液最后通過回液管（1）流出；所述的曲線凍結管（4）為曲線形狀的鋼管構成，通過拉拔回液管（1）在上下外力的作用下使上集液空腔（3）和下集液空腔（5）之間靠近時，鋼管繼續彎曲，從而，改變凍結器在不同深度位置的擴散范圍，鋼管的強度遠大于周圍的地層強度，所以彎曲的鋼管容易擠入地層中，發揮曲線凍結管的不同凍結效果。

2.根據權利要求1所述的豎向可變凍結效果的凍結器，其特征在于：通過改變圓柱形上集液空腔（3）和下集液空腔（5）的直徑、回液管（1）和供液管（2）的長度、曲線凍結管（4）的長度和數量，可以調節形成凍結壁的直徑、厚度、形狀和位置，滿足不同施工工況條件需要的凍結效果。

3.一種使用權利要求1所述豎向可變凍結效果的凍結器的工作方法，其特征在于步驟為：

預先從地表向盾構始發或者接收工作井外側從地表向土體（10）垂直布置凍結鉆孔，凍結鉆孔的終端高度為盾構機的最低處，將豎向可變凍結效果的凍結器下入鉆孔中，調節上集液空腔（3）與下集液空腔（5）之間的距離從而改變曲線凍結管（4）在鉆孔壁土壤中的曲度，使凍結器在盾構始發或者接收位置形成洞門（8）中心擴散范圍最大、而向洞門（8）周圈擴散范圍逐漸縮小，向豎向可變凍結效果的凍結器注入冷凍液對周圍地層進行凍結，在盾構始發或者接收洞門（8）位置形成中部厚度大、強度高，而四周厚度小、強度低的紡錘結構的凍結帷幕（9），從而加固盾構始發或者接收工作井，凍結帷幕（9）與破除洞門（8）時需要的圓板形凍結壁形狀一致，最后在圓板形凍結壁的維護作用下，進行洞門（8）槽壁（7）的鑿除及后續盾構的始發或者接收施工。