本文以目前冻结深度最大的高家堡煤矿西区进风井为原型,通过现场实测,研究了从外层井壁掘砌至内层井壁套壁完成全施工周期内冻结壁和井壁温度、水压、混凝土应变和钢筋应力的演变规律。首先,根据井筒工程条件,选用光纤光栅测试系统,设计了实测方案。经精心实施,实现了从掘砌施工期冻结壁温度、内外层井壁温度、水压、混凝土应变和钢筋应力的连续测试,获得了掘砌施工期内测试量的完整实测数据。其次,分析研究了外层井壁和内外层井壁壁间水压测试数据,获得了水压增长规律和特征参数。结果表明:停冻59天后冻结壁已局部完全融化且范围不断扩大,外层井壁和壁间水压突然并持续增长,外层井壁水压增速约为壁间水压的2～3倍;停测时,外层井壁水压约达对应含水地层自然水头的33%且环向分布均匀,壁间水压约为外层井壁水压的15%且环向分布不均。第三,分析研究了冻结壁和内外层井壁温度测试数据,获得了温度的时变规律和特征参数。结果表明:冻结壁和外层井壁测值变化与井筒施工工序密切相关,总体可分为外层井壁施工期、套壁影响期和内层井壁影响期三个时期;套壁影响期测值变化相对较小,其余为主要时期。内外层井壁全程最大温差分别为74.8℃和43.3℃。外层井壁施工期泥岩冻结壁融化范围小于300mm,内层井壁影响期则超过600mm,砂岩冻结壁融化范围均超过600mm;第四,分析研究了外层井壁混凝土应变和钢筋应力测试数据,获得了应变和应力的时变规律和特征参数。结果表明:混凝土应变和钢筋应力主要受温度变化和井壁施工影响;外层井壁浇筑后,受升温和下部井壁施工影响,混凝土环向压应变和环向钢筋压应力快速增长,竖向拉应变快速增长后由拉转压,竖向钢筋压应力快速增长后由压转拉;之后,受降温影响,混凝土应变和钢筋应力缓慢增长;内层井壁浇筑后,受升温影响,混凝土环向压应变快速减小后快速增长,竖向压应变快速减小甚至转为拉应变,钢筋压应力快速增长后快速减小。之后,受降温影响,混凝土应变和钢筋应力稳定增长。第五,分析研究了内层井壁混凝土应变和钢筋应力测试数据,获得了应变和应力的时变规律和特征参数。结果表明:内层井壁混凝土应变和钢筋应力主要受温度变化和外层井壁约束影响。浇筑后,受升温影响,混凝土拉应变快速增长后由拉转压,环向钢筋压应力快速增长后减小,竖向钢筋压应力快速增长后由压转拉。之后,受降温影响,混凝土应变和钢筋应力进入稳定增长。最后,研究获得了内层和外层井壁温度和应变时程曲线的拟合公式;研究了降温阶段内层和外层井壁混凝土应变和温度的相关性,结果表明:应变与温度线性相关,系数约8～13με/℃,接近混凝土线膨胀系数。该论文有图93幅,表65个,参考文献85篇。