地层沉降过程中桩的附加轴向力

建立了底部含水层疏排水固结引起上覆地层沉降过程中，端部固定桩的受力模型，并用弹性理论进行了求解，得到了桩的附加轴向力的变化规律。     

竖井井壁竖向附加力的理论计算方法

从弹性力学的空间轴对称问题出发,从理论上推导建立了竖井竖向附加力的应力表达式.分析该应力表达式可知,在竖向附加力作用下,井壁所受的径向、环向压应力值均为零,竖向附加力对井壁的作用主要体现为轴向压应力,且轴向应力在沿井壁厚度方向几乎无变化,因而可以将作用在井壁外侧的竖向附加力等效为作用在井壁横截面上的均布力.利用该应力表达式对某铁矿竖井井壁竖向附加力进行了计算,得到了井壁应力状况.     

深厚覆盖层中竖井井壁负摩阻力分析

结合某深厚覆盖层土层超深竖井工程,利用有限元分析软件,对竖井井壁在含水层疏水沉降作用下的负摩阻力进行模拟研究.通过研究得出了以下结论:底部含水层疏水沉降引起的竖井井壁负摩阻力沿整个井土接触面分布,并呈现出"两头小,中间大"的分布规律;负摩阻力峰值一般不在含水层内产生,而是在竖直方向上离疏水面最近的土层内产生;负摩阻力值的大小受降水深度的影响要比受水平距离的影响大;负摩阻力的大小随着降水时间的增加而增加.     

地下水渗流对单U形地埋管埋深的影响

为解决因埋深过大而引起的竖直地埋管换热器换热效果不佳的问题,根据黄土高原地区的地质条件,建立轴向岩土分层的单U形地埋管换热器数值模型.通过数值模拟,分别研究了改变含水层厚度、地下水渗流速度和地下水位线高度对地埋管换热性能的影响,并提出了以典型含水层厚度来确定地埋管最佳埋深的方法.结果 表明:当实际含水层的厚度不超过典型含水层厚度时,地埋管最佳埋深的位置为实际含水层底部;反之,地埋管最佳埋深的位置为典型含水层底部;随着渗流速度的减小,典型含水层厚度先增大后趋于不变,在渗流速度为1×10-6 m/s时达到最大值30 m;地下水位线的提高对典型含水层厚度没有影响,但提高了典型含水层的位置,使得最佳埋深变小.     

基于监测信息的井壁广义附加力数值模拟反演

竖直附加力是导致井壁破裂的关键因素,合理确定该附加力的大小对于分析、预测及评价井壁的安全状态有重要意义.有限元模拟表明,水平地压保持不变时,随竖向附加力的增加,井壁竖向压应变呈增大趋势,而环向压应变呈减小趋势;而实测结果却显示井壁竖向、环向应变均呈受压增加趋势.文章以某深厚表土层中的井壁为例,通过实际监测信息指导下的有限元模拟反演分析,得到竖向附加力和水平地压的增加量,有限元模拟结果与实测吻合,为正确分析井壁结构的外载荷提供了一种基于监测与数值模拟结合的方法.     

童亭煤矿主副井破裂调查及其成因分析

在详细调查的基础上,通过对井壁破裂面特征的研究,显示出井壁的破坏荷载是水平作用力、并指出这二个井壁破裂的主要原因是在该煤矿开采后,由于矿井排出新生界底部含水层的水,在表土层底部及基岩风化带内产生较高的动水压力及渗透变形,使井筒遭受不均匀地压所致。     

淹水井筒上部井壁保护新技术

为解决淹水井筒采用冻结法施工后井壁所面临的安全问题,对井筒上部井壁保护的相关技术进行研究。以冻结壁为对象,采用现场实测和有限元数值模拟相结合的综合研究方法,提出新的冻结设计方案。在冻结壁达到设计要求后进行强制解冻,总结冻结壁的发展变化规律。结果表明:强制解冻能够有效控制冻结壁的发展,从而减小其持续过快发展对井壁的影响。该结果可以直接服务于工程实践,对工程设计有重要的理论和现实意义。     

冻结压力AI-GM理论预测方法研究

为确保运用冻结法在深厚表土中进行井筒施工过程的安全,需对外层井壁承受的冻结压力发展趋势进行准确预测.在用遗传方法对灰色理论建模数据进行全局优化的基础上,建立了预测冻结法施工中外层井壁承受冻结压力发展趋势的智能灰色理论模型.通过预测值与监测值的对比,表明该模型能很好地对井壁承受的冻结压力发展趋势进行预测,对快速、安全建井意义重大.     

高井帮温度下的冻结粘土层施工理论与实践

虽然祁东矿副井在通过特厚冻结粘土层时，井帮温度远远高于设计温度，但是冻结壁性状分析表明，冻结壁有效厚度和平均温度十分接近于设计值，考虑到冻结壁的实际工作性状，通过适当改变井壁的设计参数和采用短段掘进、快速通过的施工工艺，能够保证井筒的施工安全和冻结壁的稳定。避免了停产冻结的后果，提前工期近4个月。实测结果表明，冻结壁和底鼓变形值均较小，没有引起外层井壁的破坏和冻结管断裂事故。     

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.     

煤矿立井井筒非采动破裂治理新方法设计

在与现有立井井筒非采动破裂治理方法对比的基础上,分析了混凝土灌注摩擦桩加固地层的井壁破裂治理新方法的可行性及优缺点,并采用数值模拟方法对于治理前后底含处井壁附加剪力进行模拟计算,结果表明,在相同水头降的情况下,治理后的井壁附加剪力较治理前明显减小,因此认为混凝土灌注摩擦桩治理方法对于井壁非采动破裂治理具有很好的效果．     

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.     

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。     

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。     

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。     

斜井冻结凿井数值模拟方法

 为提高ANSYS 软件对斜井冻结凿井模拟的准确度, 提出一种双模型法与改进重叠单元法相结合的数值模拟方法。以某矿主斜井表土冻结段施工为背景, 考虑冻土为弹塑性介质, 建立斜井冻结掘砌平面模型, 采用本方法对掘砌模型进行模拟分析, 并与传统方法进行比较。结果显示, 采用双模型法模拟掘砌模型的初始应力-位移环境, 得到的应力场、位移场与围岩未扰动状态下的理论值吻合;改进重叠单元法模拟井帮完全卸载后支护井壁的掘砌过程, 得到不同模型顶面埋深下井壁内外缘的环向应力均小于10^-6 MPa, 井壁位移均小于10^-7 m, 与理论值接近, 且本方法的模拟结果均优于传统方法, 表明本方法具有较好的可行性和较高的模拟精度。     

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。     

水-热-力耦合的单管冻结理论及其数值模拟

为研究考虑水-热-力耦合的人工冻结的环境效应,保证冻结施工安全,推导了水-热-力耦合的单管冻结理论公式,并将推导公式基于ANASYS软件进行了数值实现,对数值模拟成果进行了对比分析.结果表明:数值模拟冻结壁厚度达1.5 m,径向最大拉应力为0.39 MPa,最大压应力为0.2 MPa,与同条件下实际工程监测结果较为一致;冻结壁最大剪应力为0.36 MPa,最小剪应力为-0.27 MPa;冻胀最大位移达4.15 cm,比同条件下实际工程的监测结果大.数值模型验证了理论公式的有效性,相关结果可为类似工程参考.     

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。