Calculation of the freeze wall thickness under high external loads
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2025-3-53-60Abstract
In practice, the required thickness of freeze walls (FWs) is typically calculated using formulas based on the Mohr–Coulomb (MC) strength criterion. However, applying such formulas to determine FW thickness in water-saturated rocks at great freezing depths may lead to significant errors due to the nonlinearity of the failure envelope of Mohr’s circles. This study analyzes the functional form of nonlinear relationships between the maximum shear stress (corresponding to the failure state) and the mean normal stress for various rock types. A classification of rocks (sand, clay, siltstone) is proposed based on the functional form of the approximating formulas representing the nonlinear failure envelope of Mohr’s circles. A numerical solution was obtained for the limit stress state of an FW in siltstone at –6 °C under varying external loads applied to the outer wall of the FW. This solution was compared with the classical solution by S. S. Vyalov; as a result, we have identified the conditions and boundaries within which classical FW thickness formulas, based on the linear MC criterion, remain valid. A new formula was derived for determining FW thickness under external load with taking into account the nonlinear behavior of the failure envelope of Mohr’s circles.Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Bulletin of Perm University. Physics

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.