多荷载耦合作用下立井井壁潜在破坏区的确定

首先采用弹性理论对立井井壁进行了分析,建立了井壁破坏的理论模型,进而采用通用有限元软件ANSYS,建立了立井井壁的大型三维分离式有限元数值模型.运用这两种模型详细研究了多种荷载耦合作用对立井井壁的影响,多种荷载包括:随深度变化的土压力、随时间变化的疏水附加力以及井壁自身重量.确定了立井井壁在这三种荷载综合作用下的应力、应变集中区,论证了井壁破坏理论中疏水附加力理论的正确性,对井壁设计理论以及加固区域的确定提供了一定的理论指导.本文有限元模型的建立方法以及得到的结论,在一定程度上丰富了立井井壁理论的内容,增加了立井井壁理论研究的方法,促进了井壁附加应力说的发展.     

软岩段立井井壁破裂特征及修复结构优化

为解决深立井软岩段井壁的破裂问题,对深立井软岩段井壁的破裂原因、修复支护方法进行了详细的研究,总结出了深立井井壁自身具有的特征,借助岩土工程专业分析软件FLAC~(3D),对不同的井壁修复结构形式进行了模拟分析,并对井筒修复中井壁的结构形式进行了优化,得出高阻让压的井壁结构形式,均化井壁受力,实现了提高井壁整体承载能力的最佳效果.     

姚家山矿千米立井围岩稳定及井壁支护厚度的理论预测研究

以姚家山矿煤层赋存条件为工程背景,采用立井地压的理论预测方法,探讨了千米立井井筒的围岩稳定问题,指出了立井支护的困难段,并预测了立井井壁的支护厚度等参数。得出结论:理论预测50m表土段,井筒围岩最大位移约26mm;在628~632m的泥岩段,其井筒位移约为56.5mm;1 095~1 102m最危险段井筒位移为2 414mm;在立井表土段,预测的井壁支护厚度为135mm;在千米立井地压最大、围岩强度相对较低的煤层段,井壁厚度预测为780mm。结合立井井壁支护的最新研究成果,提出表土段和基岩段采用不同井壁厚度的圆形井壁支护形式。为规划建设中的姚家山矿千米立井开凿与支护提供了基础决策依据。     

深立井基岩段井壁地压应力研究

揭示深立井及超深立井基岩段井壁地压应力的理论分析方法,为基岩段立井井壁的优化设计奠定基础。首先将立井基岩段井筒及围岩均按照轴对称受力状况建立力学模型,依据井筒开挖前后围岩受力状态的分析,通过围岩内表面与井筒外壁环向或径向应变相等原理,然后依据轴对称原理、弹性理论、静不定问题的求解方法等理论,求解出基岩段井壁地压应力的分布规律。所举算例得到的结果较为充分地反应了井壁中地压应力在井壁结构设计中的作用。其结果对深立井井壁结构的优化设计具有极为重要的指导作用。     

局部荷载作用下立井井壁破坏形式研究

针对立井井壁受局部荷载破坏问题,如因破壁注浆压力过大而导致的井壁破坏,采用有限元数值分析的技术手段,利用大型通用软件ANSYS建立了钢筋混凝土立井井壁的三维有限元模型,详细分析了其在局部荷载作用下应力、应变以及最终失稳形态,找出了其最先破坏位置以及破坏发展过程,指出了与均布荷载作用下破坏形式的不同,为实际工程中立井井壁加固位置的确定及破壁注浆极限压力的确定提供一定的理论依据。同时将ANSYS的屈曲分析应用到立井井壁极限承载力的分析中,避免了繁琐的理论解析过程,建立了一种能够迅速判断立井井壁在局部荷载作用下极限承载力的方法,可以为壁后注浆加固工程进行及时的指导,在现实工程中有着极为广阔的应用。     

立井井壁破坏机理的力学模型与分析

对冻结法施工的立井井壁破坏原因进行分析研究，建立了合理的力学模型，推导出井壁的应力计算式。针对具体实例进行分析与验证。分析研究表明导致立井壁破坏的主要原因是井壁负摩擦力和温度应力。为立井设计和修复提供了依据。     

冻结立井表土段井壁破坏规律研究

通过对表土段立井井壁破坏原因的分析,以及对危险点的应力状态的研究,揭示了立井井壁破坏的规律性,并以此为依据提出了防范井壁破裂的具体措施,这些措施及文中提及的应力计算解析式和考核井壁破坏的强度理论对施工现场及工程设计均具有较大的指导意义.     

深钻井壁在下沉过程中的内外力实测与分析

淮南潘三西风井是我国目前用钻井法开凿的一口深度和直径均为最大的立井,也是我国首次使用钢板复合井壁支护的立井。为了探索钢板复合井壁内外力分布规律,合理地设计井壁,曾对该井进行了内外力实测。本文即为该项测试工作的总结与分析。     

内爆炸荷载作用下立井井壁动力响应的解析解

本文以弹性力学及板壳理论为基础推导出圆筒立井井壁在掘进爆破荷载下的应力分布的解析解，并与实验数据基本吻合，从而使理论解得到了验证，为制定立井井壁的防护措施提供了理论依据。     

立井井壁厚度的围岩压力最大值确定法

根据立井井壁破裂事故的调研,将井壁变形灾害分为五类,提出采用适当强度的井壁承受常规围岩压力;预测可能发生变形灾害的类型,设计谐调变形井壁结构,躲开井壁不可承受的灾害性荷栽。推出了由围岩压力最大值确定井壁厚度的简化计算公式,通过与精确解进行对比分析,给出了该简化公式的误差补偿系数。千米深立井的井壁结构设计实践与分析表明：此简化公式不仅便于工程应用,而且所设计的井壁能够满足“安全可靠、经济合理”的要求。最后讨论了井壁设计厚度的合理区间、井壁混凝土强度的合适等级,对抵御不同变形灾害的谐调井壁结构形式进行了初步讨论。     

冻结立井井壁防破裂措施的研究

通过对立井井壁破裂原因的分析及危险点处应力状态的研究,以消除导致井壁破裂的因素为目标提出了对尚未破土动工井筒防止井壁破裂的措施,以预防井壁破裂为宗旨提出了对现存未破裂井壁的防范方法,以恢复井筒的使用性能为目的,提出了治理破裂井壁的手段。     

提高井壁接茬质量的方法

施工立井井筒时,浇注的混凝土井壁接茬较多.本文从分析接茬质量存在问题入手,对移模、稳模和接茬模板结构型式进行了深入的研究,提出了比较可靠的提高接茬质量的方法.     

钢筋混凝土井壁的收缩应力分析

本文对钢筋混凝土井壁的开裂原因作了一定的分析,推导出了由于井壁收缩而产生的应力计算表达式,并提出了以设置变形缝为主的防止井壁开裂的措施。     

泥浆护壁机理的研究

本文从泥浆的性能和土层的特点出发,对混凝土帷幕凿井法泥浆护壁机理进行了研究。首先从泥浆渗透作用与泥皮的形成过程研究了泥浆的性能对槽壁稳定性的作用,然后研究了泥浆对整个槽壁稳定性的作用以及泥浆对单个土颗粒的作用进行了研究。     

引入环向压应力系数的竖井井壁空间被动土压力新解

若采用哈尔-卡门完全塑性准则,通过简化滑移线法求解的竖井井壁空间被动土压力值偏大,在工程应用中偏于保守.为了更加准确地计算竖井井壁的空间被动土压力值,引入一个环向压应力系数,对哈尔-卡门完全塑性准则进行修正,此时井壁围岩微元体上径向正应力最大、环向正应力次之、轴向正应力最小,并针对轴对称竖井围岩被动极限平衡状态开展分析...     

考虑松动圈影响的公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法

为研究公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法,基于极限平衡法推导,并与官田竖井实测数据进行了对比验证,最后分析了竖井直径、侧压力系数、围岩等级对竖井围岩压力的影响规律。结果表明:1）与实测数据对比结果显示,本文公式的平均误差度12.85以内,相比其他公式的误差度在180以上,使相对误差减小了167.15以上,可指导工程人员进行竖井的施工设计。2）竖井开挖直径越大,竖井井壁围岩压力越大,但是围岩压力的增长幅度随直径增大而逐渐减弱。3）在未达到极限深度之前,侧压力系数越大,竖井井壁围岩压力越大;达到极限深度以后,不同侧压力系数下井壁的围岩压力一样大。侧压力系数越大,井壁围岩压力随竖井深度的增长越大,更快达到最大井壁围岩压力,即极限深度越小。4）围岩等级越高,竖井的井壁围岩压力越小,在达到极限深度之后的围岩压力也越小。     

表土沉降对井壁强度的影响

通过对表土沉降原因的分析，找出了由于沉降而产生的井壁破裂的危险位置，并利用静力学理论及温度应力场理论推出了危险位置处的应力计算解析式，建立了考核井壁破裂的强度准则，最后通过对鲍店煤矿四井筒井壁破裂原因的具体分析，证明了该理论的正确性及适用性，对工程现场及井壁计具有较大的指导意义。