卸压槽治理井壁破裂研究

研究卸压槽治理井壁破裂的机理，提出了卸压槽槽高设计方法，并结合临涣矿区卸压槽内压力和变形实测结果，分析了不同卸压槽的卸压效果。理论、应用和实测均证明开切卸压槽是治理立井井壁破裂的有效方法。     

围土注浆缓释和抑制井壁附加力效应及应用

阐述了预防与治理厚表土层立井井壁破裂的围土层注浆加固方法的机理,将围土层注浆“缓释”和“抑制”井壁竖直附加力的原理应用到某一矿井工程治理中并取得成功。通过埋设于井壁中的混凝土应变传感器实测数据表明,井壁已有的竖向附加应变减少了330με,这一结果说明井壁中既有的竖直附加力得到有效“缓释”;间歇期间的井壁附加应变几乎无增量,这一演变表明井壁附加力的增长得到了有效“抑制”;而地面变形与井壁受力实测趋势完全吻合。围土层注浆加固能够有效地改善井壁的受力状态,对井壁的既有应变有显著的缓释作用,对矿井疏排水造成的井壁附加应变的增长有明显的抑制作用。这一理论与技术可以在类似矿井井壁破裂防治与治理工程中推广应用。     

过瓦斯钻孔基岩段井壁的受力实测及分析

本文介绍了过瓦斯钻孔基岩段井壁受力实测方法及分析,其中对应力、应变与位移的监测结果,采取科学的数据处理,从而对支护结构的稳定性进行分析,掌握了瓦斯钻排孔基岩段井壁钢筋应力、混凝土应变的变化规律。通过井壁的受力实测及分析,实现了井壁的信息化施工,提高了井壁施工的安全性。     

冻结井井筒中大体积混凝土裂缝的信息化监测和分析

本文针对宁夏红四矿冻结井井筒大体积混凝土中可能因温度应力和混凝土收缩产生的井壁裂纹这一问题,采用了混凝土应变计、钢筋应力计及温度测量,对工程施工进行信息化监测,在此仅通过对混凝土应变监测,可分析出混凝土的受力情况,从而预防井壁裂缝的产生和预测井壁裂缝的发展,本文叙述了混凝土应变计的安装以及对混凝土应变的检测,并采用了表格曲线的形式对其进行了分析,成功预测了井壁裂缝的产生和发展。     

某矿冻结外层井壁受力监测与分析

为检查某矿井冻结井筒外壁的安全性,对该矿井井筒外壁两个水平的冻结压力、钢筋应力以及混凝土应变进行了受力变形监测。通过对实测数据的理论分析,得出外层井壁应力应变均满足设计要求,井筒外壁安全可靠。     

基于光纤光栅技术的井壁监测预警系统研究

由于煤矿立井的特殊性及重要性,因此为保证煤矿生产的安全,必须对煤矿立井进行长期的受力及变形监测,以此来了解立井在煤矿生产过程中受力变化状况,从而及时地了解煤矿立井的损伤情况,进而对安全隐患采取有效措施。结合东荣二矿副井井壁治理工程,提出一种采用光纤光栅传感技术监测立井井筒受力及变形的方法,文章详细介绍了整个光纤监测系统的研发过程及预警阀值的确定依据,开发了基于光纤光栅监测的井筒安全状态评价方法和预警系统,并采用现场试验与理论分析相结合的方法给出待测参数的预警阀值。研究结果表明:(1)立井井壁光纤光栅监测预警系统的实施对于确保整个煤矿的安全运营具有非常重要的现实意义;(2)煤矿立井井壁的监测重点在于监测井壁混凝土结构的内部应力、应变的变化情况,从而掌握整个立井井壁的安全状况,对于已经产生破坏并加以治理的立井井壁而言,继续监测其内力变化也是必不可少的。     

绝热温升影响的冻结井壁温度场变化规律

为研究绝热温升对冻结井壁温度场的影响,根据井壁温度实测数据,采用ANSYS有限元分析软件对冻结壁大体积混凝土的温度场分布规律进行了数值分析,建立了考虑绝热温升影响的井壁温度场分布模型。实测与模拟结果表明:井壁浇筑后初期由于水化的热影响,井壁温度迅速升高,双曲线模型计算结果与实测值吻合程度较好。研究结果为预测冻结井壁温度场的变化规律提供了参考依据。     

基于环境腐蚀作用影响下的煤矿立井稳定性研究

针对煤矿立井非采动性失稳破坏等问题,从混凝土井壁受环境腐蚀作用入手,通过对现场井壁混凝土进行取样分析同时利用回弹法对混凝土井壁进行强度检测,结合数值计算分析给出受环境腐蚀作用下煤矿井壁破裂过程分析.结果表明:位于含水层与隔水层交界面附近的井壁受环境腐蚀作用影响较大,井壁强度低于其他水平,通过井壁在腐蚀与未腐蚀状态下的数值计算分析可以得出,随着腐蚀程度的加深,该水平处混凝土最先进入塑性状态,并在井壁混凝土强度降低至C20强度时先于其他水平发生破坏,因此在检修过程中应对该处井壁进行重点监测治理.     

混凝土面板堆石坝面板挠度分布式监测试验

混凝土面板堆石坝的混凝土面板安全是保证混凝土面板堆石坝安全运行的最重要保障,混凝土面板的挠度变形监测是混凝土面板安全监测的主要组成部分。基于分布式光纤传感技术,提出了一种混凝土面板挠度分布式监测新技术,开展了系统试验测试验证混凝土面板挠度分布式监测新技术测量精度并论证其可行性。建立了基于Matlab程序和准分布式散点应变测试数据的挠度计算方法,结果表明该方法所得计算值与实测结果吻合,各测点挠度变形测量的绝对误差5 mm,平均相对误差3%,挠度变形测量准确度达到mm级,能较好监测不规则挠度变形曲线,验证良好,且实现了全断面分布式挠度变形监测,证明了混凝土面板堆石坝的面板挠度分布式监测新技术的适用性和先进性,并适合大挠度变形测量,可满足300 m级混凝土面板堆石坝在全长范围混凝土面板分布式挠度监测需求。     

基于环境腐蚀作用影响下的煤矿立井稳定性研究

针对煤矿立井非采动性失稳破坏等问题,从混凝土井壁受环境腐蚀作用入手,通过对现场井壁混凝土进行取样分析同时利用回弹法对混凝土井壁进行强度检测,结合数值计算分析给出受环境腐蚀作用下煤矿井壁破裂过程分析。结果表明:位于含水层与隔水层交界面附近的井壁受环境腐蚀作用影响较大,井壁强度低于其他水平,通过井壁在腐蚀与未腐蚀状态下的数值计算分析可以得出,随着腐蚀程度的加深,该水平处混凝土最先进入塑性状态,并在井壁混凝土强度降低至C20强度时先于其他水平发生破坏,因此在检修过程中应对该处井壁进行重点监测治理。     

深厚表土层冻结法凿井外层井壁的受力实测分析

介绍了对宁夏红四矿主井冻结井壁的冻结压力、钢筋应力、混凝土应变和温度的监测方法。通过对主井井壁的实时监测,获得已成型冻结段井壁的冻结压力、钢筋应力和混凝土应变,掌握了深部冻结井壁的钢筋轴力、混凝土应变的变化规律,在此基础上评价冻结壁和井壁的安全状况。通过实时监测,主井井壁实现了信息化施工。     

基岩冻结新型单层井壁施工技术与监测分析

 以鄂尔多斯市呼吉尔特矿区葫芦素副立井为工程实例,详细阐述国内首个基岩冻结新型单层井壁的施工工艺和监测方法,对井壁施工过程中的技术难点进行分析,给出井壁混凝土的质量控制指标。现场实测表明：(1) 凿井期新型单层井壁的钢筋应力和混凝土应变同时受基岩冻结压力与井壁温度的影响;(2) 井壁钢筋应力、混凝土应变的变化过程可分为OA,AB,BC,CD共4个阶段;(3) 凿井期葫芦素副立井竖向钢筋拉、压应力极值分别为35.5～70.8和－7.0～－45.0 MPa,环向钢筋则始终处于受压状态,其压应力极值为－41.7～－101.0 MPa;(4) 凿井期混凝土竖向、环向压应变极值分别为－190.5～－458.0和－590.4～－799.1 με,环向压应变极值为竖向的1.3～4.2倍;(5) 建议将竖筋悬吊的井壁高度取为12 m;(6) 葫芦素副立井井壁配筋于凿井期具有足够的安全储备,混凝土压应变处于安全范围。     

深厚冲积层高强钢筋混凝土井壁力学特性研究

 通过实验和理论计算,对在均匀荷载作用下高强钢筋混凝土井壁的力学特性进行分析。实验结果表明：高强钢筋混凝土井壁具有很高的承载力,影响其承载力的主要因素依次为混凝土的强度等级、厚径比和配筋率;在均匀外荷载作用下,混凝土强度提高10 MPa,井壁的极限承载力提高4 MPa左右,配筋率对井壁的极限承载力影响很小;高强钢筋混凝土井壁结构破裂时,环向钢筋沿破坏面发生塑性弯曲,混凝土破坏面与最大主应力方向的夹角为25°～30°,属压剪破坏。理论分析时,采用线性软化本构模型以及符合混凝土强度特性的Mohr-Coulomb强度准则,推导出高强钢筋混凝土井壁极限承载力的理论计算公式,并且其计算结果得到实验验证。     

管片衬砌配合碎石可压缩层的斜井支护结构型式及其应用

 提出一种适用于TBM工法修建高地应力深部斜井的管片衬砌配合碎石可压缩层的让压支护技术。结合台格庙矿区TBM施工的长距离斜井工程,采用有限差分与离散元的耦合计算方法,从围岩塑性区发展、管片衬砌接触力、管片衬砌弯矩和轴力分析碎石可压缩层的让压效果,从碎石可压缩层的压缩变形路径和颗粒移动特征角度揭示碎石可压缩层的让压机制。研究结果表明：碎石可压缩层的密实度和地层的地应力分布情况影响其让压效应,密实度主要影响接触力的大小,而地应力条件主要影响接触力的形状,从而影响管片衬砌的内力分布形状和大小;碎石可压缩层的让压机制由相互嵌挤作用和错动移位作用两部分组成。不同地应力组合和不同的密实度时,嵌挤作用和错动移位作用各自发挥的程度不同,从而引起碎石的压缩变形路径差异,最终导致不同的让压效果。研究结果对未来TBM工法修建深部斜井的支护结构型式设计具有一定参考价值。     

横通道施工对隧道衬砌结构影响的研究

以青海某高速隧道工程为依托,采用三维有限元数值模拟和现场实测的方法,对横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形和受力特性与裂缝分布进行分析。得到如下结果：（1）横通道施工的初期使主隧道衬砌的变形、主应力加剧,随着开挖深度的增加,逐渐趋于稳定;（2）横通道的施工导致主隧道衬砌产生变形、应力变化;（3）横通道的施工使主隧道衬砌产生不对称的变形、内力;（4）变形、应力变化比较大的位置也是裂缝分布比较多的位置。研究成果对类似工程的设计与施工具有借鉴作用。     

特厚表土层双层钢板 高强高性能混凝土钻井井壁试验研究

 针对500～700 m特厚表土中钻井井筒的支护难题，认为合理的解决途径是采用双层钢板高强高性能混凝土复合井壁结构。首先，给出钻井井壁C60～C75高强高性能混凝土的优化配合比；然后，根据相似理论，进行双层钢板高强高性能混凝土复合井壁结构的模型设计。通过模型试验，对这种井壁结构的应力、变形特性和强度特征进行研究，研究结果表明：由于内、外钢板筒的约束作用，井壁结构中的混凝土完全处于三轴受压应力状态下，其抗压强度得到较大程度的提高，且井壁破坏时混凝土的极限压应变达到－4 600 me，表现出较好的延性特性，得到了该种井壁结构承载力的试验值，从而为该种高强井壁结构的工程应用提供了设计依据。目前，该研究成果已应用于3个特厚表土层的钻井井筒工程实践中。     

长大竖井围岩稳定性有限元分析

对以混凝土为内衬支护结构的长大竖井井筒,采用理想弹塑性材料本构关系及Drucker-Prager屈服准则建立三维有限元模型,对围岩受力及变形特征进行分析,给出围岩的应力与位移分布特征、竖井周边特征点的变形(位移)大小及破坏区的范围;对比讨论了现浇混凝土支护结构不同支护厚度对围岩稳定性的影响,分析计算结果表明围岩稳定性良好,竖井的初步设计是合理的,改变支护厚度对纵向及总位移影响较大,随支护厚度的增加围岩应力分布更均匀。按一定深度建立竖井水平剖面的二维模型对井筒的稳定性进行分析,将二维与三维分析结果进行对比分析,其结果表明二维分析存在较大误差,说明了二维简化分析的不合理性。     

热力盾构隧道先盾后井施工衬砌接头变形机理与控制

先盾后井是热力盾构隧道建设中一种高效经济的施工工法。结合中国首例大断面热力盾构隧道工程,基于纵向等效连续化模型和弹性地基梁理论,对施工过程中衬砌接头受力特征和变形机理进行了分析,并提出控制措施;然后建立了衬砌接头全断面接触面单元数值模型,对控制效果进行分析和评价;最后通过现场监测,得到了不同施工阶段管片纵向轴力及接缝变形规律。研究结果表明:先盾后井工法施工中,衬砌接头变形分为两个阶段:基坑开挖及管片拆除,其中管片拆除为接头变形的主因,基坑施工中,基底卸荷产生的负弯矩作用于隧道上,导致邻近竖井管片底部轴力减小、环缝张开,拆除基坑内管片时,作用于端头管片的残余盾构推力和螺栓预紧力消失,导致管片纵向轴力进一步衰减,环缝二次张开;根据现场监测结果,提出的对邻近竖井的管片纵向拉紧并复紧连接螺栓,进行混凝土铺底及衬砌背后二次注浆的控制措施能够有效控制轴力损失,减小接头变形,施工中环向接缝最大张开量3.51 mm,满足隧道防水要求;采用全断面接触面单元建立的数值模型可以较为精确地模拟施工中管片接头力学行为,其结果可作为控制效果评价参考依据。     

高速公路泥岩隧道围岩压力试验研究

以宝天高速公路天水过境段梁家山泥岩隧道为工程背景,通过现场测试,研究了围岩拱顶下沉、围岩与初期支护接触压力、钢拱架应力和初衬与二衬接触压力随时间变化规律及分布特征,并应用现有的理论和方法对实际工程安全状态进行评估。研究结果表明:以隧道开挖空间效应和Chern经验公式两种理论方法对拱顶沉降数据进行分析处理,所得到的隧道极限位移相差较小;围岩与初期支护压力的分布具有不均匀性特点;钢拱架外缘应力平均值大于内缘,拱顶处应力大于其他部位,按其推算得到的拱顶沉降极限位移更接近于实际情况;初衬与二衬间接触压力先迅速增加后逐渐较小最后趋于稳定,其稳定值整体偏小。