2000年以来,随着我国西部大开发战略的实施,该地区开始了有史以来最大规模的煤炭新井建设。西部地区多为白垩系侏罗系地层,工程与水文地质条件与华北沉积平原东部地区差异很大。我国现行冻结法凿井设计与施工规范(规程)均基于东部地区条件,不能简单套用。西部地区冻结法凿井多为穿越白垩系侏罗系地层深井基岩冻结,冻结压力小,地层以孔隙水渗流场为主,白垩系侏罗系岩遇水砂、泥化是其显著特点。采用单层结构井壁虽可降低成本,但井壁接茬漏水严重。工程实践表明,采用双层井壁结构通过壁间注浆,可有效封堵井筒漏水。但简单采用现行规范,势必造成内层井壁过厚。因此,基于西部地区条件,研究双层井壁结构受力特点,优化内层井壁设计,有效降低其厚度,是西部地区深井冻结急待解决的技术问题。本文基于西部地区特点,揭示深基岩冻结法凿井双层井壁结构受力特性,为优化井壁设计提供依据。首先,将井壁横截面视为平面问题,建立井壁力学模型,给出内壁应力计算公式,分析其受力状态。然后,通过相似模型试验,研究在均布围压作用下井壁结构应力应变关系,得出内壁内、外侧缘最大应力和极限承载力。其后,使用有限元分析软件ABAQUS,建立井壁结构计算模型,数值模拟井壁结构受力状态,比较模拟结果和试验结果,验证了模型试验结果的正确性。最后,根椐理论与试验结果,给出了适应西部地区基岩深井冻结双层井壁结构混凝土强度提高系数,为井壁优化设计提供了重要参数。研究结果表明,由混凝土强度提高系数计算井壁的极限承载力是可行的,同时由混凝土强度提高系数优化井壁厚度符合井壁真实受力状态,所以上述的优化措施能为该类井壁优化设计提供参考。