多圈管凍結(jié)壁內(nèi)部?jī)雒洃?yīng)力的形成特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)對(duì)煤炭能源的需求不斷增大，一大批大型、特大型煤礦隨之新建，這些新建礦井大多需要穿越深厚松散表土地層。為此，凍結(jié)法鑿井過(guò)程中出現(xiàn)了一系列例如凍結(jié)深度越來(lái)越大、凍結(jié)壁厚度越來(lái)越大，凍結(jié)管布置圈數(shù)越來(lái)越多等工程情況。同時(shí)，多圈管凍結(jié)凍結(jié)壁在形成過(guò)程中其內(nèi)部越來(lái)越大的凍脹應(yīng)力，導(dǎo)致了一些工程問(wèn)題，比如外層井壁受凍結(jié)壓力作用而破裂、井筒開挖過(guò)程中凍結(jié)應(yīng)力釋放導(dǎo)致凍結(jié)壁變形和凍結(jié)管斷裂等。
　　 通過(guò)查詢國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合我國(guó)

2、煤礦深厚表土地層凍結(jié)法鑿井工程現(xiàn)狀，本文提出了研究深厚表土地層人工多圈管凍結(jié)下，在凍結(jié)壁形成過(guò)程中其內(nèi)部?jī)鼋Y(jié)應(yīng)力場(chǎng)的形成發(fā)展規(guī)律及外層井壁受凍結(jié)壓力作用的規(guī)律，保證凍結(jié)壁和井壁的安全。
　　 本文采用模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)方法，研究?jī)鼋Y(jié)壁內(nèi)部?jī)雒洃?yīng)力場(chǎng)和外層井壁上凍結(jié)壓力規(guī)律。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中圈凍結(jié)管位置內(nèi)側(cè)的凍結(jié)應(yīng)力最大，約為0.54MPa;而內(nèi)圈管的內(nèi)側(cè)和外圈凍結(jié)管的外側(cè)凍結(jié)應(yīng)力相對(duì)較小，大致僅為0.3MPa左右，且發(fā)展

3、速度相對(duì)比較緩慢。而井壁上的凍結(jié)壓力隨著溫度的下降而快速上升，最大可達(dá)到0.35MPa。通過(guò)試驗(yàn)得出凍結(jié)壁內(nèi)部?jī)鼋Y(jié)應(yīng)力的大小不僅與凍結(jié)溫度場(chǎng)有關(guān)，而且跟凍結(jié)管布置方式和凍結(jié)管的間距有密切關(guān)系；而外層并壁上凍結(jié)壓力大小與井壁的溫度有關(guān)，尤其受混凝土水化熱的影響非常大，在混凝土水化熱開始的一段時(shí)間內(nèi)壓力急劇下降隨后緩慢上升直至穩(wěn)定在一個(gè)相對(duì)的數(shù)值上。
　　 通過(guò)ADINA軟件對(duì)盈度場(chǎng)和凍結(jié)應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行耦合分析模擬，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)凍結(jié)壁內(nèi)部?jī)?/p>