高强高性能混凝土在矿井冻结井壁工程中的应用

针对淮南矿业集团丁集矿井表土层深厚、井筒直径又大、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,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,加工质量控制,使得C60~C70高强高性能混凝土在丁集矿井三个井筒冻结段井壁工程中得到成功应用。     

深冻结井井壁大体积高强高性能混凝土的试验研究

为解决我国能源短缺问题，两淮地区掀起了建国以来规模最大的新井建设高潮，此次开发均为深部资源，井筒穿越的冲积层深厚，为了降低井壁厚度，提高井壁混凝土的耐久性，筑壁材料采用了高强高性能混凝土，为了确保施工中使用的高强高性能混凝土既经济合理又强度可靠，对深厚表土冻结井壁的高强高性能混凝土进行了试验研究，并成功在淮南矿业集团丁集矿井建设中应用。     

冻结井预制弧板井壁接头刚度模型

研究了影响冻结井预制弧板井壁变形特性的接头刚度.将接头垫层受力特性抽象为若干弹簧,通过力学平衡条件和合理的简化,建立了接头刚度理论模型;考虑到工程应用实际,推导了接头刚度工程实用简化公式;通过理论计算与试验结果的对比,验证了冻结井预制弧板井壁接头刚度模型的合理性.     

C70高强混凝土在新桥矿副井冻结井壁的应用

针对永煤集团新桥矿副井表土层厚、井简直径大、井壁受力复杂的特点，在永城矿区冻结段井壁结构设计中，首次采用了C70高强混凝土。通过对混凝土配合比的多次试验和研究，确定出合理的配制参数。经过试验段的进一步验证，使得C70高强混凝土在新桥矿副井井筒冻结井壁工程中得到了成功应用。     

深厚表土地层冻结井筒外层井壁结构选型分析

针对山东巨野矿区深厚表土地层特点，分析了我国已采用过的冻结井筒外壁结构形式和国外常用的外壁结构形式的受力、变形特征和经济性、可靠性，提出了采用弧形大砌块结构作为巨野矿区冻结井筒外壁结构形式的建议。这种结构的外井壁具有承载能力大，施工速度快，造价低等优点。     

高强钢筋混凝土弧板井壁接头刚度模型试验研究与有限元分析

通过正、负弯矩加载试验研究和有限元分析,揭示了新型高强钢筋混凝土预制弧板井壁螺栓式柔性接头的力学特性,得到了确定接头抗弯刚度Kθ的试验参数.这一研究成果,为今后这种新型冻结井壁结构设计提供了科学依据.     

深冻结井井壁高强高性能混凝土研究

深冻结井井壁混凝土应具有高强及超早强性能,同时应具有良好的抗裂防水能力。山东省建筑科学研究院研制生产的NC-H型复合外加剂,可用来配制C60-C90高强高性能混凝土,迄今已在10多个深冻结井筒工程中得到了成功应用,取得了很好的效果。简要介绍了用该外加剂配制的高强高性能混凝土试验室标养试验和模拟冻结法施工条件的试验情况。     

特厚表土层冻结井壁高强高性能混凝土配制及其应用

针对特厚表土层冻结井筒内、外层井壁的特殊养护环境和施工条件,首先提出了深冻结井壁高强高性能混凝土的配制原则;然后根据配制途径选择了原材料,进行了C60~C70高强高性能混凝土的配制试验研究,得到了既经济合理又强度可靠的配合比,并应用于工程,取得了良好效果。     

冻结法施工井壁中高强高性能混凝土研制应用

为了提高矿井混凝土结构的耐久性和安全性,针对深厚表土层冻结井壁混凝土的特点,采用优化方法,对深厚表土层冻结井壁高强高性能混凝土进行了配合比设计,研究了高强高性能混凝土的拌合物性能、力学性能、干缩、绝热温升和抗渗、抗冻、抗氯离子渗透性能.结果表明:制备的高强高性能混凝土的主要技术指标能够满足设计要求,且在龙固煤矿副井井筒成功施工井筒深度367 m,在郓城煤矿副井成功施工滑模套壁深度581 m.     

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。     

深表土中高强钢筋混凝土井壁力学性能的试验研究

针对500～700m深表土中冻结井筒的支护难题，提出合理的技术途径，即采用现浇高强钢筋混凝土井壁结构。通过模型试验，对这种井壁结构的应力特性和强度特征进行了深入研究，结果表明：高强钢筋混凝土井壁具有很高的承载力，且增大钢筋含量对井壁承载力影响很小，但提高混凝土的强度等级可显著地提高井壁的承载力，并根据理论分析和试验结果推导出了这种井壁承载力的计算公式，从而为该种高强井壁结构的工程应用提供了设计依据。     

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。     

冻结井筒高强混凝土水化热规律研究

为了研究冻结井筒高强混凝土水化热规律,对井壁高强混凝土的水化放热规律作了试验研究,并结合有限元数值模拟分析发现:混凝土水化热对冻结壁的影响范围在0.5 m以内;井壁混凝土在浇筑后25～40d才进入负温养护,深冻结井井壁高强高性能混凝土的水化热最高温升一般发生在20～35h,比水利工程等大体积普通混凝土的最高温升提前了3～4d.     

复合胶凝材料井壁高强混凝土的性能与水化机理

对于冻结法施工的高强井壁大体积混凝土,内壁的中心温度可达80 ℃,而井筒外壁内侧的温度在10 ℃左右,这种温度的差异必然导致井壁混凝土开裂,导致耐久性下降。针对这些问题,研究了适于井壁高强混凝土用复合胶凝材料的水化特征及其对C70混凝土性能的影响。结果表明：复合胶凝材料的总水化热是井壁混凝土用常规胶凝材料水化热的一半;从28 d到180 d,复合胶凝材料配制的C70混凝土抗压强度持续增长14.8%,且孔隙率低,有害孔减少,混凝土具有很好的抗裂性;XRD和SEM试验表明,复合胶凝材料配制的C70混凝土水化180 d 后无Ca(OH)2晶体存在,主要水化产物为致密的Ⅲ型C-S-H凝胶。     

西北冻结立井砼井壁爆破损伤模型

为研究我国西北地区冻结立井岩石钻爆法施工时,大药量爆破对附近新浇混凝土井壁的损伤情况,根据相似理论制作了15∶1的圆柱形冻结立井模型,在爆破塔内开展了爆破模型试验研究。沿立井轴线方向,在混凝土井壁内侧面上粘贴环向和轴向共4组应变片,测定井壁在微差爆破作用下的变形情况,并根据广义胡克定律近似计算出各点应力。同时采用超声波测试方法测定井壁损伤。结果表明：井壁内侧面各点的应力应变时程曲线与爆破方案密切相关,应力应变峰值与各微段炸药量相对应。得出应力峰值与爆距、药量和岩体介质之间的拟合关系,以爆破前后的波速变化衡量井壁损伤,据此估计多次爆破对井壁累积损伤情况。     

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。     

预制钢筋混凝土倒锥壳水塔多开孔环板的设计

对预制钢筋混凝土;倒锥壳水塔多开孔环板的设计方法进行了分析,并重点介绍了环板的构造措施。     

龙固副井冻结凿井期外壁混凝土应变的实测研究

通过龙固副井冻结凿井期现场实测,获得了龙固副井外层井壁混凝土应变的变化规律.结合高强混凝土的极限压应变,分析了井壁结构的安全性.研究表明：外层井壁浇筑后,混凝土首先产生拉应变,而后随井壁温度下降而逐渐减小并转变为压应变.环向最大压应变一般为同一监测层位竖向、径向最大压应变的2~4倍.在龙固副井施工中,井壁环向最大压应变达2 221 με,约为极限压应变的76.6%,处于安全状态.     

钢纤维混凝土弧板井壁结构的力学特性

针对深厚表土层煤矿立井井筒支护难题,提出可适用于冻结井筒外层井壁的钢纤维混凝土预制弧板井壁结构。通过模型试验对该种井壁结构的力学特性进行了研究。结果表明：钢纤维可增强弧板井壁结构的韧性,井壁破坏前钢纤维混凝土环向峰值应变达2 200~2 300 με;钢纤维可改善井壁结构的变形和破坏特征,井壁破坏时的最大径向位移可达20 mm以上。利用试验验证的有限元模型对钢纤维弧板井壁进行了极限承载力影响因素的分析,表明混凝土抗压强度与井壁厚径比是承载力的主要影响因素,而钢纤维掺入量对井壁承载力影响较小。最后建立了钢纤维混凝土弧板井壁的极限承载力经验公式。     

浅淡高强预应力砼预制管桩的应用

结合工程实例 ,对预制管桩的工程质量、造价、进度、适用范围进行了系统的介绍