本项目按照理论研究-专业设备研制-施工技术研发-监测系统构建的技术路线开展研究，一是研制了人工冻结斜井三维物理模拟试验系统，完成了松散富水沙层人工冻结斜井施工全过程物理模拟试验，分析了冻结壁沙土冻融过程中水热迁移机理和冻结温度场、水分场、应力场的耦合特性，得到了不同渗流速度下冻结壁温度、冻结压力和孔隙水压力与时间的拟合公式。二是提出了松散富水沙层斜井井壁设计新理论，给出了斜井井壁厚度计算公式，研究了斜井冻结法凿井合理施工工法，提出了松散富水沙层人工冻结斜井冻融灾害预测预报控制技术。三是发明了一种富水沙层特长冻结斜井三维数字钻孔可视化监测方法和一种富水沙层特长冻结斜井三维数字钻孔可视化监测结构，基于此发明完成了松散富水沙层人工冻结斜井井壁变形特性现场实测研究，建立了松散富水沙层斜井全寿命健康永久信息化监测系统。最终形成了松散富水沙层人工冻结斜井安全快速施工成套工艺体系，实践应用广泛。

项目研究取得以下创新性成果：

（1）研制了人工冻结斜井三维物理模拟试验系统，完成了松散富水沙层人工冻结斜井施工全过程物理模拟试验。为阐明松散富水沙层斜井冻结过程中冻结壁水热迁移机理和冻结温度场、水分场、应力场的耦合特性，研制了人工冻结斜井三维物理模拟试验系统，分析了冻结壁沙土冻融过程中水热迁移机理和冻结温度场、水分场、应力场的耦合特性，得到了不同渗流速度下冻结壁温度、冻结压力和孔隙水压力与时间的拟合公式。

（2）提出了松散富水沙层斜井井壁设计新方法，基于松散富水沙层斜井冻结壁-井壁相互作用机理、斜井井壁变形特性和斜井井筒受荷类型、大小及应力状态，构建了考虑皮带震动影响的斜井井壁厚度设计方法，给出了松散富水沙层人工冻结斜井井壁厚度并袁大滩斜井顺利实施。

（3）发明了松散富水沙层特长冻结斜井三维数字钻孔可视化监测方法和松散富水沙层特长冻结斜井三维数字钻孔可视化监测结构。为适应松散富水沙层斜井施工及安全运营的技术研究，发明了一种富水沙层特长冻结斜井三维数字钻孔可视化监测方法和一种富水沙层特长冻结斜井三维数字钻孔可视化监测结构，基于此发明完成了松散富水沙层人工冻结斜井井壁变形特性现场实测研究，构建了松散富水沙层人工冻结斜井全寿命健康永久信息化监测系统。

（4）创立了松散富水沙层人工冻结斜井安全快速施工成套工艺体系，保障冻结井壁安全快速施工。基于松散富水沙层人工冻结斜井快速建设技术要求和斜井井壁受力特点，形成了松散富水沙层斜井冻结法凿井合理施工工法，提出了松散富水沙层人工冻结斜井冻融灾害预测预报控制技术，创立了松散富水沙层人工冻结斜井安全快速施工成套工艺体系。