特殊地层条件下冻结井壁竖向可缩性接头试验研究

针对丁集矿井的特殊水文地质条件,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结构,并提出了一种新型可缩性冻结井壁接头形式。模型试验表明：在竖向附加力作用下,研制的可缩性接头具有良好的压缩变形特性,抗侧压能力大,防水性能好,并应用于工程实际。     

冻结井筒竖向可缩性井壁接头的设计研究

深厚表土层冻结法施工的立井井筒可能因竖向附加力作用而发生破裂,安设在立井井筒中的竖向可缩性井壁接头可有效衰减竖向附加力,从而预防井筒破坏。根据竖向可缩性井壁的设计原则,研究了竖向可缩性井壁接头的结构形式及其简化设计方法。采用数值计算方法对竖向可缩性井壁接头的安设位置及个数进行了优化设计,结果表明,设置双可缩性接头极大地改善了内层井壁的受力状况。现场测试表明,竖向可缩性井壁接头可有效衰减竖向附加力,使立井井筒运营情况良好。     

超深厚表土层钻井井壁底的方案优化设计

文章采用数值计算方法,通过对4种半椭圆回转式井壁底和12种削球式井壁底的力学特性进行分析,得出削球式井壁底的承受外载的能力好于半椭圆回转式.对削球式井壁底结构形式进一步分析,得出了削球式井壁底的最佳结构形式及其应力分布规律,为两淮和山东等矿区超深厚表土层钻井井壁底设计计算提供一定的理论依据.     

用结构分析方法探索井壁破坏的机理

本文从部分煤矿立井井壁破坏的事例出发，采用井壁结构非线性有限元分析方法，分析了各种外荷载组合与井壁破坏的关系，找出了与实际井壁破坏形态相适应的外荷载组合为较大的竖向负摩力和较小的水平侧向力，从而分析得出井壁破坏的主要原因是地下水位的下降，表土地层的固结沉陷，并提出了改善井壁受力条件的措施。     

滑动可缩井壁内壁的纵向稳定性分析

根据地基反力法理论,利用最小势能原理,对滑动可缩井壁内层井壁的纵向稳定性进行了研究,得出了井筒临界长细比的计算公式．计算结果表明,内层井壁有可能失稳．并首次提出：当所用滑动层很软时,设计时应验算内层井壁的纵向稳定性．     

地层沉陷时井壁承受竖向附加力的有限元分析

通过对淮北、徐州等矿区井壁发生破坏情况的分析，指出了竖向附加力是导致井壁破坏的根源。编制了井壁结构空间轴对称问题弹塑性有限元程序，并采用它述破坏井壁了计算分析，得地层沉陷时井壁承受竖向附加力的数值，从而井壁设计提供参考依据。     

钢骨钢纤维高强砼井壁水平承载特征的计算和试验

运用数值计算和模型试验方法对钢骨钢纤维高强混凝土复合井壁结构的水平承载特征进行了研究.数值计算中,井壁厚度与外半径之比、竖向应力与单轴抗压强度之比、配筋率及相邻两层钢骨之间净距与井壁厚度之比对其水平极限承载能力影响较显著;通过计算结果的回归分析,得到了其水平极限承载能力的计算公式.模型试验及分析表明:在竖向荷载加载阶段,钢骨和混凝土能协同变形;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或强化变形特征;井壁结构破坏时,钢骨和混凝土的切向应变值多为-2.3×10-3～-3.0×10-3;该种井壁结构的水平极限承载能力可运用数值计算方法进行估计.     

祁南矿井冻结井新型井壁结构破坏分析

祁南矿井冻结段井筒采用了我国自行研制的滑动、可缩性新型井壁结构。通过对核矿三个井筒外层井壁施工过程中出现破坏原因的分析,指出了在设计和施工中存在的不足,提出了需进一步研究的问题。     

丁集矿冻结井可缩性接头位置优化

针对丁集煤矿冻结井壁可缩性接头位置 ,进行 ANSYS数值模拟计算。研究结果表明 ,在优化后的位置采用双可缩性接头可以极大地改善内层井壁的受力状况。     

新型单层冻结井壁膨胀及温度应力场数值计算研究

基于一种新型单层井壁结构,利用数值计算方法,对变温度、变弹性模量、变约束条件的井壁温度和膨胀应力场进行了深入研究,结果表明,加入膨胀剂的新型井壁径向在浇筑全程中均处于受压状态,井壁径向不会开裂;采用微膨胀混凝土能在井壁竖向产生最大约1．59MPa的压应力,有效防止了井壁温度裂缝的形成;温度拉应力仅出现在距井壁表面100mm左右,拉伸裂缝属于浅表裂缝,且井壁内缘的竖向配筋将有助于抑制水平裂缝的出现;微膨胀混凝土可以在井壁环向最大提供2．8MPa的环向压应力,使井壁在环向始终受压．研究结果对于单层井壁的设计与施工具有重要的指导意义．     

深厚表土中井壁结构破裂的力学机理

建立了深厚表土中钢筋混凝土井壁结构破裂的弹塑性理论,利用大型通用结构分析软件ＡＮＳＹＳ进行了井壁结构的弹塑性数值模拟计算,得到在水平地压、井壁重力以及随时间不断增大的竖直附加力的共同作用下井壁结构内部应力、应变的动态变化过程,探讨了深厚表土中井壁结构破裂的力学机理以及裂缝出现的位置和扩展过程,为井壁破裂的治理和预防提供了理论依据．     

卸压法治理井壁破裂的力学机理

结合深厚表土中井壁破裂后采用卸压法进行治理的实际工程,根据物理模拟试验和现场实测取得的力学参数,通过数值模拟对“卸压”的力学机理和长期效果进行研究,得到卸压法治理井壁破裂各阶段中井壁内部应力、应变的动态变化规律和卸压槽压缩量的变化规律,归纳出卸压法治理井壁破裂的力学机理包括不同阶段的３个效应：破壁注浆对竖直附加力的缓释效应、套壁的径向约束效应、卸压槽位置对应的外壁局部压碎后的卸压效应,为卸压法治理     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之一）

研究了表土段立井井壁的破裂情况；通过模拟试验，首次探讨了井壁破裂的机理；继而研究了竖直附加力沿深度的变化规律、竖直附加力与影响因素间的关系；指出了井壁破裂防治技术的路线和方向。     

卸压法治理井壁结构破裂的模拟试验研究

结合深厚表土中井壁破裂治理的实际工程,在数值模拟计算和现场实测成果的结果的基础上,通过物理模拟试验对“卸压法”治理井壁破裂的机理进行了研究。分析了井壁二次破裂的过程、位置和形态,以及卸压槽和卸压特性,得到了卸压法治理井壁破裂的力学机理,为卸压法防治井壁破裂提供了理论依据和工程参数。     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之二）

阐述了特殊地层条件下井壁受力的新观念及设计井壁的荷载组合；通过模拟试验提出了能适应竖直附加力的新型冻结井壁结构和钻井井壁结构，并给出了设计参数和设计方法；开发出从改变井壁结构方面防止新建井筒井壁破裂的技术．     

粘土层中立井井壁附加力的模拟研究

本文在依相似理论建立的竖井模拟试验台上,对位于特殊地层中的立井井壁受力问题进行了模拟研究,首次证实了粘土层对井壁作用有纵向附加力,并得到了该力的数值、分布及变化规律。得出附加力是导致矿井井壁结构破坏的重要因素的结论,指出位于特殊地层的立井井壁结构设计应当采用三维空间理论进行计算。     

深厚表土层井壁竖向附加力反演及稳定预测

在深厚表土层中建成的煤矿竖井井壁,开拓和采矿活动或人为疏水造成井壁周围土层固结沉降,土层在固结下沉过程中对井壁外表面施加一个竖直向下的附加力,这一竖直附加力是导致井壁破裂的关键原因.因此,合理确定这一附加力的大小对于分析预测、评价井壁的安全状态有重要意义.为此提出了基于监测信息的应变优化反分析确定附加力的方法,反演了作用在某井壁表土段上的竖向附加力,在此基础上进行了有限元弹塑性数值计算,得到了井壁由弹性进入塑性的发展过程及应力、应变随时间的变化规律,获得了井壁的极限压应变,从而为井壁的信息化监测预警提供了依据.     

Research on Stress and Strength of High Strength Reinforced Concrete Drilling Shaft Lining in Thick Top Soils

High strength reinforced concrete drilling shaft linings have been adopted to solve the difficult problem of supporting coal drilling shafts penetrating through thick top soils. Through model experiments the stress and strength of such shaft linings are studied. The test results indicate that the load beating capacity of the shaft lining is very high and that the main factors affecting the load bearing capacity are the concrete strength, the ratio of lining thickness to inner radius and the reinforcement ratio. Based on the limit equilibrium conditions and the strength theory of concrete under multi-axial compressive stressed state, a formula for calculating the load-beating capacity of a high strength reinforced concrete shaft lining was obtained. Because the concrete in a shaft lining is in a multi-axial compressive stress state the compressive strength increases to a great extent compared to uni-axial loading. Based on experiment a formula for the gain factor in compressive strength was obtained： it can be used in the structural design of the shaft lining. These results have provided a basis for sound engineering practice when designing this kind of shaft lining structure.     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之三）

对井壁破裂后抢险加固技术措施及治理已破裂井壁的开卸压槽技术和井内破壁注浆加固地层技术进行了综述．通过模拟试验，研究了注浆加固地层法防治井壁破裂的可行性．结果表明，该方法能大大减小井壁竖直附加力，从而可根治井壁破裂．最后，指出了进一步研究的内容及方向．