冻结井外壁温度场的数值模拟方法

为了深入研究冻结井外壁水化热温度场的变化规律及其对冻结壁的影响，开展了外壁温度场数值模拟方法的研究，详细介绍了混凝土水化生热过程、冻土的融化及再冻结相变过程、聚苯乙烯泡沫板压缩过程的数值模拟技术要点，在此基础上，利用ANSYS程序，建立了参数化的有限元模型，开展了龙固副井深部外壁温度场的数值模拟研究．龙固副井外壁及壁后冻土温度的现场实测数据证实了本数值模拟方法的可行性．最后，全面分析了影响外壁温度场数值模拟结果可靠性的各种因素，并提出了提高数值模拟结果可靠性的主要技术措施．     

深厚表土中冻结壁与井壁相互作用的数值分析

冻结壁对井壁的作用力构成了深厚表土中冻结井外层井壁的外载;其增长规律与冻结壁与井壁之间的聚苯乙烯泡沫板压缩性能密切相关。为研究深厚表土中冻结井外壁外载的取值方法,以华东某冻结凿井工程为背景,基于冻土的弹塑性及蠕变本构方程,开展了冻结凿井过程中冻结壁与井壁相互作用的数值分析。结果表明：冻结壁对井壁的流变作用力极为显著;泡沫板的存在及其压缩性,可显著降低冻结壁作用力,尤其是弹塑性及流变作用力P_epc的数值,并影响其增长速度及增长规律;随着泡沫板压缩性降低直至泡沫板取消,冻结壁作用力由低速、近似线性增长,变为高速、非线性增长,从而易对井壁的早期安全构成威胁。因此,冻结凿井工程设计与施工中,应针对冻结壁的流变变形特性,审慎地研究确定泡沫板的材质及厚度。     

长时高压 K0固结黏土的卸载力学特性试验研究

针对深厚表土井筒建设中深部土的特殊受力工况,开展深部重塑黏土的长时高压K0固结及"恒轴压、卸围压"试验,获得长时高压K0固结黏土在卸载应力路径下的偏应力–轴向应变曲线及三轴抗压强度,分析固结时间、固结应力对土样变形特性及强度的影响。研究表明:长时高压K0固结黏土的卸载偏应力–轴向应变曲线呈近似理想的刚塑性应力–应变曲线;固结时间和固结应力可显著影响土的三轴抗压强度;固结应力恒定,抗压强度随固结时间延长而增大,但增幅逐渐减小,二者近似成对数曲线关系;固结时间恒定,抗压强度随固结应力增加而增大,固结应力和三轴抗压强度显著相关。本研究有助于更深入地认识深部黏土的原位力学性状。     

基于有限元模型的三维地应力求解方法

根据应力解除法地应力测量的基本原理 ,提出了可适用于非理想岩性岩体的基于岩体三维有限元模型的地应力求解方法 ,并采用ANSYS程序进行了数值模拟实验。实验结果表明该方法是可行的     

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.     

地应力与煤巷锚杆支护技术

介绍了国外巷道锚杆支护技术的新思路，结合国内地应力测量研究的现状，分析了以地应力为基础的煤巷锚杆支护技术在我国煤矿工程中应用的可行性。     

厚表土斜井冻结凿井期井壁混凝土应变实测研究

为了研究斜井冻结法凿井过程中井壁结构的安全性,对哈密大南湖十号煤矿主斜井进行了现场实测,获得了主斜井冻结段井壁混凝土应变和钢筋应力的变化规律。结合混凝土极限拉压应变,分析了井壁结构的安全性,并对斜井冻结施工提出优化建议。研究表明:井壁浇筑后,混凝土应变变化可分为4个阶段,即紊乱期、应变加速增长期、应变缓慢增长期及应变稳定期,井壁真实应变应从紊乱期后开始计算;斜井井壁设计主要受拉应变控制;在大南湖十号煤矿主斜井施工中,井壁底板环向拉应变最大达1 280με,远大于混凝土设计极限拉应变,井壁圆弧段局部位置环向拉应变超过200με,井壁处于破裂危险状态。     

邢台矿区三维地应力测量及应力场分析

介绍了空心包体法地应力测量的原理、特点及在邢台矿区４个矿井进行三维地应力测量的主要过程,并且对测量结果进行了分析．结果表明：邢台矿区浅部以自重应力为主,深部构造应力显著,最大主应力为北东偏北向的近水平压应力．测量结果与华北地区地应力场总体变化规律吻合．     

开挖前多圈管冻结时冻结管受力变形的模拟试验研究

在多圈管冻结条件下冻结管受力变形规律的课题研究过程中,首先针对未开挖时冻结管的各向应力应变变化规律,以相似理论为基础开展物理模拟试验,得出结论：未开挖阶段的冻结管变形在冻结前期基本完成;黏土层中冻结管应变量比砂土层大;黏土层中冻结管最大拉应力为97.7 MPa,最大压应力为161.5 MPa,弯曲应力为轴向应力的1.7倍,最大弯曲应力达到冻结管屈服荷载的0.62倍,而砂土层中均很小。为改善冻结管的受力性能,减少开挖前冻结管储存的应变能,降低后期开挖时候冻结管的破坏率提供了实验依据。     

长时高压K_0固结再冻结黏土的卸围压强度特性

深厚表土层中立井井筒建设普遍采用冻结法,而深部冻土的原位力学特性是影响冻结壁力学特性及其安全稳定性的关键;现有的浅部冻土的试验方法,由于忽略了深、浅部土体固结、应力环境及形成工况的差异,已难以可靠地获得深部土的力学参数。基于"长时高压K_0固结—冻结—恒轴压卸围压"试验模式,通过三轴试验,研究了深部土重塑人工冻结黏土的强度与变形特征,以及固结时间、固结应力的影响规律。结果表明:卸围压路径下冻土试样呈现为黏–弹塑性破坏,固结时间为1~7 d时,其卸围压强度随固结时间的延长增长显著,而单位降温引起的强度增长速率受固结时间的影响不明显;随着固结时间延长至28 d,其卸围压强度受固结时间的影响不明显,但单位降温引起的强度增长速率增加显著;单位降温引起的冻土卸围压强度增长速率不受固结应力影响。