表土-冻结壁-外井壁复合弹塑性体系的分析和计算

本文把表土、冻结壁、外井壁视为共同作用的整体,将冻结壁内外分为5个应力区,运用复合材料弹塑性分析方法,推导出各区的应力和位移公式。在此基础上,得到了冻结壁厚度的计算公式,并通过回归分析,求得近似公式 E=[(-0.35 0.012ψ) (1.18-0.03ψ)(μ_TγH)/C]D, 或 E≈(DH)/(500). 文中还给出了外井壁计算公式,建议采用位移计算一强度校核的设计程序,并论述了外井壁结构、厚度和刚度等的设计原则,推荐采用高强度薄壁结构。     

由包神衬砌设计公式谈“两壁”设计

首先介绍了包神衬砌设计公式,讨论了我国现行井壁设计规范的局限性,冻结壁设计公式研究发展和存在的问题;其次解释了包神衬砌设计公式的统一性和适用性;第三,分析了冻结法、钻井法和注浆法凿井条件下的井壁厚度设计问题,单、双层井壁结构选择问题,以及我国西部矿区冻结壁厚度弹性设计方法和外层井壁厚度设计问题。     

深井冻结壁与井壁共同作用数值模拟

为了研究深井冻结壁与井壁的共同作用,通过对顾北矿副井现场实测数据分析和FLAC3D数值模拟对比,分析得出冻结压力初期直线增长现象明显,随后缓慢增长,最终趋于稳定。利用FLAC3D软件建立了冻结壁与井壁共同作用模型。冻结壁平均温度和有效厚度模拟值与实测值基本一致,冻结壁与井壁共同承受外荷载,冻结压力主要由井壁钢筋混凝土承受,实测冻结压力曲线和数值模拟曲线基本吻合,数值模拟很好地验证了顾北矿副井井壁的安全性和稳定性。     

高水压下基岩冻结壁设计方法

首先提出了高水压基岩冻结在冻结壁和井壁设计方面存在的问题;其次回顾了冻结法凿井中冻结壁厚度设计理论的发展,客观地揭示了井筒井壁内外分层的力学原因,以及基岩冻结壁设计方面所需考虑的基本问题;第三,探讨了包神公式设计冻结壁的载荷性质,及与冻结壁外缘载荷的关系,剖析了冻结壁与井筒的几何尺寸、刚度等因素对冻结壁外缘载荷的影响;第四,深入研究了采用拉麦和包神公式进行冻结壁弹性设计的力学条件;第五,定量分析了井筒冻结壁弹性设计的深度范围;最后探讨了冻结基岩许用强度、剪切模量之比等参数对设计冻结壁厚度的影响。     

深厚粘土层冻结井外壁设计的一种新方法

本文在深入分析深厚粘土层冻结井外层井壁破坏的主要原因的基础上，指出了现行外层井壁设计中荷载取值方面的不足之处，提出了外层井壁设计要与冻土壁共同考虑，并给出了一种在冻土壁与外壁共同作用原理指导下的外层井壁设计方法。     

深厚粘土层冻结井外壁设计的一种新方法

本文在深入分析深厚粘土层冻结井外导井壁破坏的主要原因的基础上，指出了现行外壁井壁设计中荷载取值方面的不足之处，提出了外层井壁设计要与冻土壁共同考虑，并给出了一种在冻土壁与外壁共同作用原理指导下的外层井壁设计方法。     

深井井壁砌筑前后冻结壁稳定性力学分析模型探讨

针对在竖井冻结法施工中对冻结壁中粘塑性变形和冻胀力的忽视引起的冻结管断裂和井壁破裂等工程事故,在卸载情况下考虑周围土体、冻结壁和井壁共同作用的同时考虑了冻结壁中冻土冻胀特性和流变特性以及塑性区的存在,建立井壁砌筑前后冻结壁的粘弹塑性稳定性分析模型,求得井壁砌筑前井帮的变形规律和井壁砌筑后作用于井筒外壁的冻结压力的增长规律以及两种情况下冻结壁进入塑性的时间。     

维尔德冻结井筒的掘进

西德瓦尔朱姆矿维尔德风井井筒深度为1060米,井筒净直径6米,冻结深度581米。在设计过程中采用了一些新原则(参阅本刊1982年第3期P60),例如:冻结壁作为外层井壁的一部分,共同承受外部荷载;采用多层混凝土砌块作为井筒的外层井壁,不同的地层所支护的砌块层数与厚度也不同;防水滑动井壁结构。根据这些设计原则进行了试验与计算,按照每个岩层不同的摩擦角和内聚力设计出不同的冻结壁与外层井壁。本文将要介绍该井筒的掘进工作、柔性外层井壁的砌筑、施工中冻结管的断裂以及该井所进行过的一些测试工作。     

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.     

陈四楼主,副井冻结段外层井壁位移实测研究

通过对我国目前井筒穿过冲积层最厚、冻结最深的陈四楼主副井冻结段外层壁位移实测的研究，初步揭示了混凝土外加可缩层外层井壁位移变化规律及受力特征。指出陈四楼主、副井冻结壁铝质粘土层采用高强混凝土外加可缩层的外层井壁结构是适宜的，为该对冻结井筒冻结段外层井壁实现无压坏、冻结管无断裂起到一定作用。     

滑动可缩型钢筋混凝土复合井壁结构设计与计算

祁南矿井冻结井井室结构，是淮北广区十几对矿井的冻结井壁破损后设计的第一对井壁。设计中考虑了地表沉降对井壁的作用，提出并采用了“滑动可缩型钢筋混凝土复合井壁结构”方案。本文介绍了兖州煤矿设计院运用模拟试验成果修正了原井壁结构方案后，进行了井壁结构设计与计算。     

释放能量的可缩性冻结井壁设计

本文论述立井在冻结过程中冻结能量的积聚.根据能量守恒定律,推导出冻结井筒的能量平衡方程,提出冻结壁释放能量和构筑的井壁吸收能量等的能量再分配的计算理论,用回归法确定各矿区的冻结压力,介绍释放能量材料的选择,以及井帮和井壁垫聚苯乙烯泡沫塑料可缩性井壁的设计计算方法.     

袁大滩矿主斜井冻结法凿井施工技术研究

以袁大滩矿主斜井冻结法凿井施工为工程背景,研究冻结施工、凿井施工技术及安全措施。冻结施工采用分段冻结、异径管局部冻结工艺,利用多姆克公式计算冻结壁厚度,分析确定不同冻结段冻结壁的厚度。井筒掘砌施工采用掘进、浇筑外层井壁循环作业,循环段长为6 m,内层井壁与掘进、外层井壁施工前后平行作业。为防止施工过程中出现溃水、火灾等事故,在井壁接茬处埋设橡胶止水带,错开内、外层井壁混凝土接茬位置,合理布置切割冻结管设备。     

冻结井壁安全监测评价方法探究

针对目前冻结井壁安全监测数据分析方法不明确的问题,基于拉麦公式和钢筋混凝土弹性模量等效的方法,研究了大海则煤矿主井内壁钢筋混凝土井壁结构的外力计算方法,提出了利用现有安全监测课题中传感器监测数据测量实际井壁受力,研究了井壁破坏预警值与报警值的划分方法。结果表明:大海则煤矿主井内壁561 m层位实际受力在设计值的35%左右,整体受力在安全范围以内。     

对祁南矿副井井壁破裂原因的探讨

本文根据淮北矿务局祁南矿副井井筒在冻结壁解冻期间，出现内层井壁破裂的情况，对井壁的受力状态以及井壁上的竖向应力进行分析计算。结果表明：在冻结壁解冻期间，作用到井壁上的竖向应力增大，这将引起外井壁可压缩结构的压缩变形，从而导致外井壁对内井壁产生一个竖向附加力，但这并不足以造成内井壁的破裂。同时还表明，外层井壁的可压缩结构应具有抗抵井壁自重的能力，才能保证结构自身的安全、可靠。     

对祁南矿副井井壁破裂原因的探讨

本文根据淮北矿务局祁南矿副井井筒在冻结壁解冻期间，出现内层井壁破裂的情况，对井壁的受力状况以及井壁上的竖向应力进行分析计算。结果表明：在冻结壁解冻期间，作用到井壁上的竖向应力增大，这将引起外井壁可压缩结构的压缩变形，从而导致外井壁对内井壁产生一个竖向附加力，但这并不足以造成内井壁的破裂。同时还表明：外层井壁的可压缩结构应具有抗抵井壁自重的能力，才能保证结构自身的安全、可靠。     

冻结井外层井壁混凝土水化热对冻结壁的影响规律研究北大核心

为了得到冻结井外层井壁混凝土水化热对冻结壁的影响规律,采用现场实测与数值计算方法对淮北青东煤矿东风井外层井壁浇筑混凝土期间冻结壁的冻融情况进行了分析。结果表明:井壁混凝土浇筑后10 d内为冻结壁急剧升温阶段,冻结壁达到最大融化深度;水化热使得黏土层位冻结壁井帮升温至20℃以上,升温幅度达25℃以上,黏土层位最大融化深度达到334~358 mm,黏土层位最大融化深度是细砂层位的4.0~4.5倍;在保持冻结孔正常的供冷条件下,井壁混凝土浇筑26 d后,融化的冻结壁完成回冻,因此井壁混凝土有充足的正温养护时间,不会影响其早期强度;井壁混凝土入模温度与冻结壁融化深度呈指数函数变化的非线性关系;冻结壁与井壁之间的聚苯乙烯泡沫塑料板可有效的减小深部地层中井壁混凝土水化热对冻结壁的影响,保证冻结壁不会因水化热的影响而融化深度过大,从而有效的保证了施工过程中冻结壁强度与稳定性。     

冻土单轴蠕变特性下冻结壁的受力与位移分析

基于冻结壁在卸载状态下冻结壁-周围土体共同作用的力学模型,利用冻土蠕变时的本构方程,模拟弹塑性力学的平面应变模型,分析人工冻结壁在井筒短段掘砌开挖过程中的力学特性,并推导出冻结壁的厚度计算公式。通过对实际工程的分析计算验证,该计算方法可应用于冻结壁的设计计算。     

基于Kelvin损伤模型的侏罗系地层冻结压力理论解

基于黏弹塑性理论和侏罗系冻结岩石表征为不稳定蠕变的试验结果,将冻结壁视为理想的黏弹塑性体,引进Kachnov损伤理论,建立侏罗系冻结岩石广义Kelvin弹塑性损伤模型.依据模型,在分析冻结壁与井壁及外围岩体共同作用的基础上,推导出侏罗系地层冻结壁塑性区半径和冻结压力p1隐式表达,揭示作用于井壁上的冻结压力分布规律.将冻...     

基于相互作用原理的深厚富含水基岩冻结立井井壁设计

以基于围岩、井壁、水相互作用原理的包神公式为依据,在综合分析井筒穿过岩层的物理力学性质、涌水量和水压等因素后,确定合理的冻结深度和井壁结构形式。对井壁厚度、竖向分段及井壁支护材料进行合理设计,并与拉卖公式计算结果进行对比,为西部深厚富含水基岩类似地层的冻结立井井壁设计提供参考。