双层钢板混凝土复合井壁设计计算方法研究

通过对双层钢板混凝土复合井壁结构受力分析指出,由于内、外钢板筒的约束作用,中间混凝土层完全处于三轴受压应力状态,混凝土抗压强度得到了较大程度地提高。根据现行混凝土结构设计规范关于多轴应力状态下混凝土强度验算的相关规定,提出了双层钢板混凝土复合井壁设计计算新方法,并得到了模型试验的验证,通过实例计算结果表明,采用这一新方法设计的井壁结构不但安全可靠,而且还可大大降低井壁混凝土的设计强度等级或减薄井壁厚度,解决了特厚表土层钻井井壁结构的设计计算难题。目前,该方法已应用于工程实际的井壁结构设计中。     

不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构试验研究

通过不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构模型的试验研究．得到了混凝土井壁具有很高的承载能力和现行设计的冻结井壁中不会出现拉应力．从而为我国冻结井筒采用混凝土井壁代替钢筋混凝土井壁的探讨提供了试验依据。     

冻结井筒外壁受力信息化施工监测及分析

为了保证冻结井筒外壁在施工和运行期间的安全,通过利用安全监测系统对冻结井筒外壁受力实时监测,分别获得了2个监测水平冻结井壁的钢筋应力﹑混凝土应变和冻结压力等数据。结果表明,冻结压力和钢筋环向应力呈现不均匀性;冻结压力﹑钢筋应力和混凝土应变均小于监测预警值和设计值,井壁结构安全可靠。     

深厚冲积层冻结井筒外壁早期开裂机理

为探究深厚冲积层冻结井筒外壁早期开裂机理,以丁集煤矿第二副井为工程背景,开展外壁混凝土早龄期力学特性试验和热-力耦合分析。首先,通过对不同龄期C70外壁混凝土开展立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度试验,获得了强度指标和弹性模量复合指数时变模型和早期力学特性;然后,基于外壁混凝土弹性模量复合指数时变模型,利用FLAC^3D软件建立外壁混凝土热-力耦合分析模型,对外壁混凝土早期温度场和应力场演化特征进行了研究分析。结果表明：外壁混凝土浇筑初期水化升温,其核心区峰值温度达到了55.96℃;随后外壁混凝土开始降温,短时间内井壁外缘温差达到了34.95℃;外壁混凝土在4～28 h升温阶段整体受压,降温阶段,井壁受冻结壁约束,竖向受拉严重,其中井壁外缘拉应力最大,达到了5.08 MPa,当拉应力超过外壁混凝土早龄期抗拉强度时,外壁混凝土将产生环向裂缝,从而揭示了深厚冲积层冻结井筒外壁早期开裂机理。     

浅谈深厚冲积层及软岩含水地层冻结井筒井壁的结构设计

在深厚冲积层及软岩含水地层超深冻结井筒井壁结构的设计过程中,关于如何选取合适的冻结深度、外荷载,分别从地层的性质和井壁结构的参数及影响因素等方面进行分析,阐述了深厚冲积层及软岩含水地层超深冻结井筒井壁结构设计过程,也为类似地层井壁结构设计提供了参考。     

富水砂层冻结斜井内外壁受力特性实测

为了解决富水砂层斜井冻结法凿井的技术难题,以陕北某冻结斜井为研究对象,采用现场实测的方法,对冻结压力、冻结斜井内外壁钢筋受力、混凝土应变进行了研究,分析了冻结斜井内外壁受力特性。结果表明:在冻结法凿井过程中,外壁受力可分为3个变化阶段,缓慢增长阶段、快速增长阶段以及平稳阶段;内壁纵向钢筋主要承受拉应力,最大拉应力为13.8 MPa,远小于其屈服强度300 MPa,内壁处于安全状态;内壁环向钢筋先受拉后受压,其所受最大压应力为35.06 MPa,也小于其屈服强度,进一步说明内壁处于安全状态;内壁混凝土应变可分为受拉阶段、快速受压阶段和稳定受压阶段3个变化阶段。研究成果为指导工程实践提供了一定依据。     

内层钢板高强钢筋混凝土复合井壁数值模拟

为解决深厚冲积层冻结井筒的支护难题,采用有限元软件对内层钢板高强钢筋混凝土复合井壁结构的强度特性进行了数值模拟。计算结果表明,提高混凝土强度等级、增大厚径比和加大内层钢板厚度可显著提高该种井壁的承载能力,而配筋率对井壁承载力影响很小。根据数值模拟计算结果,回归得到了内层钢板高强钢筋混凝土复合井壁承载能力计算公式,计算方法简单,可用于该类井壁结构设计参考。     

分丝管索塔锚固区劈裂极限行为分析与试验

针对分丝管索塔锚固区受力状态问题,以南盘江特大桥(108m+180m+108m三跨矮塔斜拉桥)为背景,进行锚固区混凝土劈裂行为与受力机理研究。首先,综合考虑拉索对索鞍的压力和摩擦力作用,推导拉索沿纵桥向的压力分布公式;然后,建立ABAQUS实体模型并按压力分布公式加载,分析其空间应力分布规律。最后,开展锚固区节段足尺模型试验,采用自平衡反力梁法,分四级张拉斜拉索,最大张拉力为1.09倍设计张拉力,观测并验证锚下混凝土的受力特征。研究结果表明:作用在鞍下混凝土上的压力受摩擦力影响较小,沿纵桥向基本服从均匀分布;锚固区混凝土压应力及拉应力均低于规范限值要求,处于安全工作状态;设计荷载作用下,最大劈裂应力出现在两分丝管索鞍之间的混凝土部分,但应力水平较小,此外两索鞍两侧及与索鞍接触的混凝土区域亦出现较小劈裂应力;索鞍底缘附近的混凝土劈裂应力沿竖向衰减迅速,劈裂应力沿竖向的叠加效应不明显。有限元模型显示,当拉索索力达到25 100kN时,锚固区混凝土达到劈裂极限应力而开裂;在横桥向,竖向压应力由核心区域向两侧逐渐减小,近似成二次抛物线分布;有限元模型应力分布计算结果与模型试验实测结果基本一致,具有可靠性。     

混凝土水化热对井筒外壁受力变形影响分析

为了解决深厚冲积层冻结井筒外壁易产生环向裂缝难题,以杨村煤矿主井冻结段外壁为研究对象,采用现场实测、理论分析和实验室试验相结合的方法,进行了混凝土水化热对外壁受力变形影响分析.研究结果表明,在外壁混凝土入模后,受水泥水化放热反应的影响,混凝土温度快速上升,外壁峰值温度高达55.5℃.随后又开始降温,混凝土产生收缩,由于...     

C60～C70高强高性能混凝土在丁集矿井冻结井壁工程中的应用

针对淮南矿业集团公司丁集矿井表土层深厚、井筒直径大、井壁受力复杂的特点,在冻结段井壁结构设计中首次采用了C60～C70高强高性能混凝土。通过对混凝土原材料选择,进行配合比试验,确定出合理的配制参数,并通过建立集中搅拌站,进行加工质量控制,使得C60～C70高强高性能混凝土在丁集矿井3个井筒冻结段井壁工程中得到成功应用。     

双层钢板高强混凝土复合井壁强度的数值模拟

针对巨野煤田深厚表土层支护，提出采用双层钢板高强混凝土钻井井壁结构。编制了适用于这种井壁结构分析的有限元程序。其计算值与试验结果吻合较好。并采用此程序进行了数值模拟分析。得到了双层钢板高强混凝土井壁结构强度的计算公式及其各主要因素的影响大小。从而可为该种井壁结构的设计优化提供依据。     

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。     

特厚表土层冻结方案探讨及数值模拟研究

针对特厚表土层立井冻结方案的选择尚无理论依据的现状,采用理论计算和数值模拟相结合的分析方法,获得了丁集矿冻结温度场分布规律和冻结壁厚度等重要冻结参数。实践表明,该设计方案能较好地满足现场工程实践的要求。     

永久船闸输水系统混凝土温度与应力观测分析

永久船闸输水系统衬砌混凝土是薄壁结构，其温控工作较为复杂．根据其温度与应力分析模型，分析了其表面和内部温度、应力的变化规律，为薄壁混凝土的洞室衬砌提供参考，具有重要的现实意义.     

特厚表土层立井冻结方案多目标灰色局势决策

针对特厚表土层立井冻结方案的选择尚无理论依据的现状,提出了一种将多目标灰色局势决策理论与有限元数值模拟相结合选优深冻结井冻结方案的方法。工程实例表明,该种方法具有应用简便,决策效果好等优点,为今后科学、合理地选定特厚表土层冻结方案设计提供了一种理论方法。     

冻结管腐蚀对井壁附加力影响的数值分析

以实际矿井为研究背景,采用大型商业软件FLAC3D模拟了冻结管腐蚀对井壁附加力的影响,模拟结果显示,冻结管腐蚀所引起的附加力在底部含水层下部达到最大,在一定时间段内,该值随时间呈近似线性增加的关系.通过该值与底部含水层疏排水引起的竖直附加力的对比分析,冻结管腐蚀给井壁所带来的附加力不能忽视,底部含水层长期疏排水和冻结管腐蚀对井壁破裂均产生影响.     

高强钢筋混凝土井壁水平极限承载特性实验

摘要：针对西部地区某煤矿冻结井筒的支护问题,根据相似理论,采用模型实验方法研究了高强混凝土井壁的水平极限承载特性。实验结果表明：井壁结构在水平荷载达到10MPa后,钢筋应力进入屈服应力阶段,表现出明显的塑性流动;井壁破坏荷载达18．4MPa,破坏前混凝土的最大环向应变可达-3400×10^-6。实验结果可为井筒支护参数优选和工程监测提供参数。     

Study on the Propagation of Interface Crack of Young Concrete Lining and Rock Under Blasting Load

In the construction of water conservancy and hydropower project, young concrete lining structure is often affected by blasting load. Young concrete has a lot of micro-fractures with random distribution, which are easier to propagate and connect under blasting load. This paper focuses on the calculation on dynamic stress intensity factors of bond interface crack of concrete-rock according to concrete age. Result shows that different incidence angles of stress wave lead to different crack propagation mechanisms. Under the normal incidence of impact load, the bonding interface crack propagation of the concrete lining is mainly caused by reflection tensile stress, which forms from the free surface. With horizontal incidence of stress wave, the bond interface crack propagation of concrete lining is affected by concrete age. With the increase of concrete age, the elasticity modulus margin between concrete and rock decreases gradually, and the crack propagation form changes from shear failure to tensile damage.