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.     

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.     

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。     

用结构分析方法探索井壁破坏的机理

本文从部分煤矿立井井壁破坏的事例出发,采用井壁结构非线性有限元分析方法,分析了各种外荷载组合与井壁破坏的关系,提出了与实际井壁破坏形态相适应的外荷载组合为较大的竖向负摩擦力和较小的水平侧向力,从而分析得出井壁破坏的主要原因是地下水位的下降,表土地层的固结沉陷,并提出了改善井壁受力条件的措施。     

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.     

立井基岩段井壁设计问题的研究

根据实测地压分布规律,找出井筒的危险截面,进行应力分析,取该截面的最大单向应力级数展开式的主部代入安全条件,推出直接由实测地压值计算安全井壁厚度的简便计算公式。其中的误差,由修正系数K来调整,并以某千米立井和500m深立井的危险断面井壁设计分析为例,给出了明确的K值范围。又通过基岩段井壁破坏专题调研,总结了井壁破裂的五种类型,提出了井壁结构应考虑正常情况下承压和特殊条件下让压或分压的综合设计方法。     

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。     

矿山立井井壁的变形预测模型

为对矿山立井井壁的受力变形情况进行合理预测分析,保证井筒施工过程安全可靠,及时调整施工方案,优化井筒设计;以鸟山矿为例,采用对井壁混凝土应力变化情况进行现场监测的方法,结合钢筋混凝土弹性理论,把井壁作为空间受力问题,以弹性理论的井壁破坏预测模型为基础,运用Matlab软件对监测数据进行拟合处理,得到了井壁破坏预测的数学模型,进而对井壁的受力变形情况进行了预测分析.结果表明:该预测结果与工程实际观测数据相吻合,解决了井壁突然破裂而无明显预兆的难题,降低了矿井井壁破裂所造成的经济损失及人员伤亡,为其它矿井建设积累了经验.     

负摩擦力作用下立井井壁应力的计算

文章给出了在负摩擦力作用下立井井壁应力的解析解，其结果可以作为立井井壁设计的依据。     

立井爆破震动对短段砌壁砼强度影响的模拟测试研究

立井是矿井的咽喉，但立井的砼井壁的强度及抗渗性以及接茬处的质量长期以来不尽人意，是井巷工程中急待解决的问题。本文从实验入手就立井爆破对短段砌壁砼井壁的强度，两段并壁接茬质量的影响以及影响程度、部位，因素等作了细致的测成与分析，得出了一些有实际意义的结论。     

射孔对井眼围岩应力场及破裂压力影响规律

 射孔在一定程度上可以有效地降低地层破裂压力,避免裂缝扭曲和多裂缝的不利现象;射孔参数的改变会导致井壁围岩应力场及破裂压力的改变,进而影响压裂施工和压后产能.加强射孔井井壁围岩应力场的动态演化规律研究,对指导水力压裂施工、井壁稳定性、储层改造等具有重要的意义.利用ABAQUS有限元计算软件建立套管-水泥环-地层的三维数值模型,在考虑流固耦合效应和动态效应的基础上,运用单一变量理论对不同的射孔密度、射孔长度、射孔方位角等射孔参数进行模拟分析,得到井壁围岩应力分布及水力压裂破裂压力的定性认识并给出最优的射孔参数.研究结果可为压裂井射孔工艺技术优化设计提供一定的理论指导.     

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。     

特厚冲积层冻结井壁受力机理与设计优化

为解决特厚冲积层冻结井筒的支护难题,对井壁受力机理和设计优化方法进行了探讨.井壁实际受力状态分析表明:特厚冲积层冻结井筒,外层井壁的内缘混凝土处于"拉-压"二向应力状态,其中环向处于压应力状态,竖向则处于拉应力状态;而内层井壁的内缘钢筋混凝土处于"压-压"二向应力状态,其中环向压应力是由静水压力或层间压力引起的,竖向压应力则是由自重应力等引起.根据现行混凝土结构设计规范,提出了特厚冲积层冻结井壁设计优化方法.工程实例应用结果表明:采用这一设计优化方法不但可以减薄井壁总厚13%,而且它与现行国家混凝土结构设计规范相衔接,各项参数取值有法可依,优化后的井壁工作状况正常.     

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...     

多级泵轴断裂分析

针对某化工企业引进的国外多级高压烃泵主轴发生断裂事故,结合该轴材料和断口形貌,运用机械可靠性设计原理和方法进行了计算和分析,以探寻其断裂的主要原因.计算分析结果与实际运行表明,该泵选型扬程过高,使泵轴的综合工作应力大,又存在局部应力集中,加之氯离子的腐蚀,因而轴的可靠性较低,导致发生疲劳失效而断裂.据此,文中提出了相应的改进措施.     

井壁围岩空间附加应力观测

介绍了煤矿井柱开采后井筒围岩空间附加应力观测情况，得出了各空间附加主应力值、方位角及倾角随工作推进的变化规律。观测结果表明：井筒上部围岩体在铅垂方向上受张应力影响，而井筒底部围岩体所受应力的大小和性质与工作面的布置方式、开采顺序以及井筒与工作面的相对位置有关。     

球墨铸铁QT500-7空压机轴异常断裂失效分析

通过扫描电镜对球墨铸铁QT500-7空压机轴的断口形貌、石墨形态和显微组织等进行观察,发现轴的断裂模式为疲劳断裂,球化不良、石墨漂浮和晶粒粗大等缺陷是造成异常断裂的主要原因。另外,在轴键槽的接刀痕处和轴螺纹根部产生应力集中也会在服役过程中诱发多源启裂,导致其发生脆性断裂失效。研究认为,应采取加强炉前检测与金相理化分析、合理设计轴件结构、避免在轴上高载荷区切制螺纹等预防改进措施,保证球墨铸铁轴的质量。