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以蒙陕矿区某煤矿风井为工程背景，利用双向不等压模型推导出水平地应力下井壁的受力形式，并得出了非均匀系数k的计算公式，确定了蒙陕矿区地层的不均匀系数范围为0.06～0.20,研判了钻井井壁全深受力关键横断面的受力破坏特征。根据有限元软件ANSYS模拟非均匀荷载条件下的井壁受力规律，井壁混凝土外缘环向应力为控制应力，井壁应力呈现非均匀分布，90°位置的不均匀程度大于0°位置，外荷载较小的90°位置受拉，而外荷载较大的0°位置受压。通过对井壁压力试验台对内钢板-钢筋混凝土进行非均匀加载试验分析，非均匀荷载对钻井井壁受力影响极为明显，在k=0.15时模型的峰值应力仅为均匀荷载条件下的23.1%～33.3%;在k=0.20时模型的峰值应力为均匀荷载条件下的20%左右，且破坏形式为混凝土先受拉破坏，随后钢筋和钢板屈服。研究结果表明，内钢板-钢筋混凝土钻井井壁对非均匀荷载较为敏感，在蒙陕矿区使用钻井法应该考虑非均匀系数的影响，且需要在井壁设计阶段重点关注井壁外荷载较小位置的受力。