钢纤维混凝土井壁结构的试验研究

本文通过对井壁承载能力设计公式的分析,指出提高井壁承载能力的最有效途径是采用钢纤维高强混凝土.并根据井壁模型的试验研究结果,得到了钢纤维混凝土井壁的强度特性、变形和破坏特征.     

多纤维混凝土井壁结构的试验研究

本文通过对井壁承载能力设计公式的分析,指出提高井壁承载能力的最有效途径是采用钢纤维高强混凝土。并根据井壁模型的试验研究结果,得到了钢纤维混凝井壁的强度特性、变形和破坏特性。     

高强混凝土井壁结构的试验研究及其应用

通过对高强混凝土井壁结构模型的试验研究，得到了高强混凝土井壁极限承载能力与混凝土抗压强度之间的相互关系，指出了高强混凝土井壁具有很高的承载能力，且是解决深表土井筒的最有效途径。     

立井井壁承载能力的试验荷载值

根据国家《混凝土结构试验方法标准》、《预制混凝土构件质量检验评定标准》,确定立井井壁结构承载能力极限状态标志;确定按《混凝土结构设计规范》、实配钢筋检验立井井壁结构的承载能力检验值和承载能力试验荷载值;确定研究性试验中立井井壁结构的承载能力检验值和承载能力试验荷载值;给出试验计算示例。     

立井井壁结构承载能力的试验荷载值

根据国家《混凝土结构试验方法标准》、《预制混凝土构件质量检验评定标准》 ,确定立井井壁结构承载能力极限状态标志 ;确定按《混凝土结构设计规范》、实配钢筋检验立井井壁结构的承载能力检验值和承载能力试验荷载值 ;确定研究性试验中立井井壁结构的承载能力检验值和承载能力试验荷载值 ;给出试验计算示例     

高强素混凝土井壁结构强度的试验研究

将高强素混凝土井壁进行模拟试验，得到了井壁在竖向和侧向压力作用下结构强度的试验结果，利用理论和试验相结合的方法推导出井壁结构强度破坏的表达式。     

高强素混凝土井壁结构强度的试验研究

将高强素混凝土井壁进行模拟试验，得到了井壁在竖向和侧向压力作用下结构强度的试验结果，利用理论和试验相结合的方法推导出井壁结构强度破坏的表达式。     

约束混凝土结构在井筒支护中的研究与应用

约束混凝土井壁由于采用材料强度和弹性模量都高于钢筋混凝土的网板作为其内层结构,内外层产生良好的复合作用,使外层钢筋混凝土筒体在受力时,内表面产生径向约束压应力,从而提高井壁的整体承载能力,避免井壁因径向拉应变超过材料极限而发生破坏。模型试验和工程应用都证明了约束混凝土结构是一种理想一抗地层竖向附加力的井壁结构型式。     

钢骨混凝土井壁水平极限承载特性的试验研究

针对600～800 m巨厚冲积层中煤矿立井井筒的支护问题,提出了采用钢骨钢纤维高强混凝土井壁结构型式.为了研究该种井壁结构的水平极限承载特性,根据相似理论,采用物理模拟试验的方法,开展了2个模型井壁的破坏性试验,研究了该种井壁结构的水平极限承载特性和变形破坏特征.试验研究表明:在竖向荷载(井壁自重应力)加载阶段,钢骨和混凝土能够协同变形;水平荷载加载阶段,钢骨应变达到屈服应变后,钢骨表现出一定的塑性流动变形能力;井壁破坏时,钢骨和混凝土的切向应变值可达-3500×10-6(压);利用厚壁圆筒的弹性、塑性极限承载力估算井壁的水平极限承载力上、下限值,试验值更接近塑性极限承载力;由于钢骨和钢纤维的加入使得高强混凝土的脆性得到改善,钢骨钢纤维高强混凝土井壁具有更好的塑性变形能力和延性,是深厚表土层中一种可行的井壁结构型式.     

不均匀侧压下冻结井壁结构的有限元分析

本文编制了不均匀侧压下混凝土井壁结构分析的非线性有限元程序，并用它对井壁结构模型进行了计算分析。结果表明，在不均匀侧压下现行设计的冻结井壁中不会出现拉应力和具有很高的承载能力，其计算值与试验图较好地吻合，从而为冻结井筒采用混凝土井壁支护提供了设计依据。     

冻结井可缩性井壁接头力学特性研究及其应用

针对丁集煤矿特殊的地层条件,为防止井壁在冻结壁融沉和地层疏水沉降时发生破裂,在井壁设计时采用竖向可缩性井壁结构,并提出了一种新型冻结井可缩性井壁接头形式.通过试验和数值计算表明：在竖向附加力作用下,该接头具有良好的竖向压缩变形特性、很强的抗侧压能力和可靠的防水、防漏性能,并且实验结果与数值计算结果基本一致.该研究成果已应用于丁集煤矿的三个立井井筒.     

深厚表土层冻结井筒高强钢筋混凝土内壁设计优化与实测分析

针对深厚表土层冻结井筒内壁设计厚度较大问题,对高强钢筋混凝土内壁的受力机理、设计优化方法、现场实测结果进行了分析研究。首先,采用相似理论设计出模型井壁并进行加载试验,实测得到高强钢筋混凝土内壁的应力、变形和承载力,研究了该种井壁结构的受力机理,结果表明深厚表土层冻结井筒内壁属于深埋于地下的厚壁圆筒结构物,由于内表面的圆形结构特征,在侧向压力作用下,井壁结构中混凝土由外缘的三向受压过渡到内缘的二向受压应力状态,其混凝土抗压强度提高了1.592～1.765倍,井壁承载能力得到显著提高。建立了混凝土抗压强度提高系数试验值的计算公式,获得了高强钢筋混凝土内壁的应力特性和强度特征。然后,基于我国现行混凝土结构设计规范关于混凝土多轴强度验算要求,根据模型试验结果和内壁受力机理,提出了深厚表土层高强钢筋混凝土内壁设计优化方法,给出了混凝土抗压强度提高系数设计取值。并将设计优化方法应用于潘三煤矿新西风井冻结段内壁控制层位,井壁厚度由原设计的1 150 mm优化为900 mm,厚度减薄达21.74%。最后,通过潘三煤矿新西风井工程现场实测表明,优化设计后的井壁结构中环向钢筋应力值为-125.8～-136.9 MPa、竖向钢筋应力值为-39.5～-53.2 MPa,远小于钢筋强度设计值300 MPa,井壁中混凝土环向应变为-730×10~(-6)～-790×10~(-6)、竖向应变为-380×10~(-6)～-390×10~(-6),远小于C70混凝土的极限压应变值,说明设计优化后的井壁结构不但经济合理,而且安全可靠。     

深厚冲积层井筒修复内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁研究及应用

针对板集煤矿副井井筒修复的复杂工程条件,提出采用内套内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁结构。首先,对该种新型井壁结构力学特性进行了模型试验研究,结果表明:在井壁结构中高强钢纤维混凝土的极限压应变可达(-3 710~-3 750)με,显著提高了井壁结构的延性特征;由于内层钢板的约束作用,井壁内缘钢纤维混凝土也处于三向受压状态,钢纤维混凝土抗压强度提高了1.822~1.974倍,从而显著提高了该种复合井壁的承载能力;在板集煤矿副井井筒修复工程中首次应用了内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁,并通过现场实测结果表明,2个监测水平钢纤维混凝土应变分别为-290με和-359με,远小于试验实测的极限压应变值,说明目前该种新型井壁结构混凝土变形小,井壁结构安全可靠。     

深厚冻结基岩中新型单层井壁的施工技术与混凝土应变实测

以呼吉尔特矿区葫芦素副立井为工程实例,详细阐述了国内首个基岩冻结新型单层井壁的施工工艺和混凝土应变实测方法,对施工过程中的技术难点进行了分析,给出了井壁混凝土的质量控制指标。现场实测表明：新型单层井壁混凝土应变是冻结压力、井壁温度共同作用的结果,其变化规律可分为OA , AB, BC, CD 等4个阶段;混凝土浇筑完毕后的99.6~149.5 d,混凝土竖向、环向压微应变极值分别达到－190.5～－458.0和－590.4～－799.1;混凝土环向压微应变极值为竖向的1.3~4.2倍,且最大不超过混凝土极限压微应变估算值 ε max 的25.7%;凿井期葫芦素副立井单层井壁处于安全状态     

厚风积砂覆盖地层立井井壁竖直附加力与井壁结构

采用物理试验方法,初步开展饱和砂与井壁混凝土界面竖向剪切试验,获得了界面竖向抗剪强度指标;基于数值计算,进一步研究厚风积砂覆盖地层立井井壁竖直附加力的变化规律。结果表明:风积砂地层中,井壁竖直附加力随深度的增加呈现出非线性增长规律,并在风积砂含水层与基岩交界面附近达到极值;进入基岩段后,竖直附加力部分由基岩分担,附加力急剧减小。在厚度超过100 m的风积砂地层中,随着含水层水位的不断下降(如超过20 m),传统的双层复合井壁结构在竖直附加力等作用下,于基岩交界面附近可能出现井壁破裂灾害,应采用适应地层沉降的可缩井壁结构限制竖直附加力的增长。     

井筒采动损坏评价方法

目前国内外对井筒的采动损坏缺乏定量的评价方法,井筒的采动设计与保护容易产生安全隐患。为此,通过总结井筒采动变形、破坏的形式和特点,并根据井壁破坏与围岩变形的关系,主要针对混凝土、钢筋混凝土井壁,建立了科学可行的井筒采动损坏评价方法和指标：以井壁与围岩的竖向变形关系为主要评价指标,分别建立了表土、基岩段井壁竖向压缩（拉伸）变形破坏的计算公式。通过井筒采动损坏实例分析,印证了该评价方法和指标的可靠性。研究成果解决了井筒采动损坏的安全性评价问题,为井筒煤柱开采的安全设计提供了可靠的技术保障。     

磁西副立井超千米单层井壁受力变形实测与分析

分析了我国矿山井筒井壁实测的现状和发展。采用振弦式混凝土应变计和钢筋计、有线远程传输、可存储数字采集仪,实施了井壁受力变形传感器埋设和监测,测试深度达到了垂深1 208 m。根据实测数据,对井壁混凝土应变分别进行了内缘与外缘、竖向与环向的对比,钢筋受力应变和混凝土应变之间的对比分析,并通过包神公式进行理论值和实测值的对比分析。对比研究说明了实测结果的正确性、合理性。结果表明,短掘短期单层井壁的内缘环向应力大于竖向和径向应力,符合包神井壁设计公式推导的理论基础,井壁实测期间全过程中出现最大观测值的时间是混凝土井壁砌筑后5~6个月,最大环向应变约为-1 093×10-6,总体平均内缘环向应变为-682×10-6。井壁混凝土环向应变的不均匀系数为2.15,钢筋受力的不均匀系数为1.36。实测结果表明,C60等级,900 mm厚的钢筋混凝土井壁是安全的,可为千米竖井井壁设计提供参考。     

复合井壁技术在淮北矿区的应用和发展

本文较详细地总结了淮北矿区复合井壁由试验到推广应用的发展过程,系统地总结了复合井壁发展各个阶段的技术特点及其取得的社会与经济效益。并在此基础上阐述了复合井壁产生与发展的必然性。文章通过对大量现场观测资料与数据的分析,重点揭示了复合井壁中砌块、中间夹层、泡沫塑料板、夹层注浆、无壁座施工等各个环节的作用机理和井壁不裂不漏的客观规律。文章还进一步展望了深井冻结施工井壁结构的发展前景,提出了合乎我国国情的井壁增强减薄的具体途径。并就采用硅粉混凝土增强减薄井壁提出了建设性意见。     

单层井壁竖直附加力变化规律的数值分析

深厚表土疏排水沉降地层条件下的井壁处于复杂的动态受力状态,井壁的受力变化主要与底部含水层的渗透系数、含水层固结沉降量、井壁与国土的耦合作用有关.为探讨井壁竖直附加力大小的变化规律,运用数值模拟方法对单层混凝土井壁进行了分析研究,得出:井壁的竖直附加力与底部含水层渗透系数成正比对数关系,与井壁混凝土的弹性模量成正比线性关系;同时发现复合载荷作用下井壁的应力应变关系是动态变化的,井壁的塑性区是多种载荷耦合作用的结果.因此,减小底部含水层的渗透系数、井壁混凝土的弹性模量,有利于减小井壁的竖直附加力,可提高井壁的可靠性.