冻结立井井筒施工安全主要在于冻结壁的稳定性,开展冻结壁变形特征研究对冻结法凿井安全具有十分重要的意义。目前深井井壁砌筑后冻结壁稳定性力学分析模型很多,但很少考虑泡沫板作用,仅考虑冻结壁与井壁相互作用。实际情况,外层井壁浇筑初期,泡沫板作为独立结构存在于冻结壁与井壁之间,冻结壁变形过程定伴随着泡沫板受力变形。本文以淮南顾北矿副井控制黏土层为研究背景,通过室内试验、理论分析以及现场监测相结合的方法,对外层井壁、泡沫板和冻结壁三者之间的共同作用进行分析,研究了外层井壁的受力特征。室内试验得出：黏土低温抗压强度、弹模以及泊松比与温度呈线性变化关系；冻结黏土导热系数增大；封闭条件下黏土的冻胀率和冻胀力与时间的关系可用指数函数描述。聚苯乙烯泡沫板单轴压缩的应力-应变关系曲线经历大致可以分为：近似线性压缩阶段、非线性压缩阶段和刚性阶段；当被压缩到其初始厚度的73%左右时,弹性模量不断增大；当泡沫板被压缩至原来厚度的96%左右,泡沫板接近于刚体；其屈服强度为0.11--0.16MPa；泡沫板厚度越大屈服强度越大,曲线较平缓。通过现场监测,获得了外层井壁冻结压力、环筋和径向混凝土受力随时间变化规律。分析结果表明：冻结黏土的黏度系数对冻结压力增长速率有影响,黏度系数越大,冻结压力增长越缓慢；在稳定蠕变冻结壁中,泡沫板不仅降低冻结压力增长速率而且降低冻结压力；在不稳定蠕变冻结壁中,泡沫板仅仅降低冻结压力增长速率。本文获得黏土层冻结壁与井壁共同作用的一些简单规律,并得到冻结壁与井壁相互作用计算模型,更加深入理解了冻结凿井中冻结壁与井壁的相互作用机理,并对外层井壁设计和安全分析以及研究冻结压力增长规律和计算方法提供参考。