立井强化冻结施工

谢桥主井采用冻结法施工，掘砌到１４５ｍ．冻结压力增大，变形加剧，外壁出现脱皮和裂缝，经分析是断管前兆，决定停止掘进；经８７ｄ的强化冻结，测温由－３．５℃降低到－１２℃，冻结壁厚度为３．５～７．７ｍ。掘砌到底，未发生断管，立井施工安全。     

考虑井帮收敛的深井冻结壁塑性设计研究

合理的冻结壁设计是冻结法成功的前提。为了研究井帮位移收敛量对冻结壁厚度设计的影响，采用柱形孔收缩理论，推导出塑性冻结壁和弹塑性未冻地层力学模型的应力、位移完全形式解，建立冻结壁厚度塑性计算公式；采用两种计算公式和数值模拟方法研究工程案例，并验证新公式的正确性；分析了水平地压、冻土的黏聚力与内摩擦角、未冻土的弹性模量与泊松比、未冻土的黏聚力与内摩擦角等参数对井帮变形和冻结壁厚度的影响规律。结果表明：对于完全塑性冻结壁、弹性地层力学模型，考虑井帮位移收敛影响与否，800 m深处冻结壁厚度相差约8.6%,井帮变形量约0.17;在预测千米表土立井井帮变形方面，新计算式具有一定的理论意义与实用价值。     

基于弹性基础梁理论的冻结壁和冻结管变形与受力分析

冻结段掘砌过程中,冻结管的变形受力位移取决于冻结壁的变形,而施工段附近,冻结壁的变形受力不符合通常按平面问题处理的厚壁筒理论要求。提出了分析施工段附近冻结壁的弹性基础梁力学模型,分析推导出基于弹性基础梁的冻结壁变形位移计算表达式,并通过实例计算与实测结果分析对比,较全面地考虑了冻结壁及中部未冻土的力学性质、冻结壁的几何尺寸、掘砌施工段高、无支承段高、泡沫塑料可缩层、混凝土井壁的支承作用等因素,较好地反映了施工段附近冻结壁的受力和变形情况,并把冻结壁变形和冻结管的弯曲联系起来,为研究冻结管的变形和破坏提出新的计算方法和途径。     

冻结技术在立井过巨厚钙质黏土层的实践

在丁集主、副井冻结段巨厚钙质黏土层的施工实践表明，较低的冻结壁平均温度能够保证冻结壁的有效强度，满足井筒掘砌安全；冻结壁的变形量控制应综合考虑井帮温度、钻孔偏斜、土性特点及冻结壁的暴露时间。丁集矿井的黏性土层含水率很大，冻土扩展速度很快，冻结壁的井帮温度表现出不均匀性，这与冻结造孔的偏斜情况有关。冻结管个别孔内偏值过大造成冻结壁后冻结压力增大。     

顾北矿副井冻结井壁受力实测分析

为解决淮南顾北矿副井深厚表土层冻结法凿井出现的技术难题,在施工过程中对冻结壁井帮及外层井壁的温度和受力过程进行现场监测,获取了冻结井壁温度、受力和冻结压力的实测数据,分析得出深厚表土层冻结压力和井壁受力的变化规律。为冻结井壁的设计和实际施工提供了重要的指导。     

深井冻结中冻胀解析预测

 在深井冻结凿井施工过程中,不考虑冻胀对冻结壁受力的影响,在一定程度上低估了冻结壁的受力,往往导致冻土井帮变形过大。为保证深井冻结凿井施工的安全,必须考虑冻结过程中的冻胀力,而当前还没有一种合理的立井冻胀预测手段。考虑到土体冻结受温度场的直接影响以及温度场测试手段成熟,采用温度场来确定冻结壁厚度及位置,再由冻胀系数来推算冻土冻胀量,进而得到冻胀位移场及应力场。结果表明,采用这一解析预测方法可以得到满足工程应用的冻胀位移场及冻胀应力场。     

深井冻结壁位移实测研究

以我国目前冲积层最厚和冻结最深的陈四楼主，副井冻结壁收敛位移实测结果为例，分析了深井冻结壁径向位移与井帮暴露时间的变化规律和不同土层冻结壁收敛位移变化特征，提出了深井冻结壁径向位移控制范围和方法，并将冻结壁收敛位移实测结果与冻结壁温度场实测结果有机结合起来，进一步批提高冻结壁有效厚度和有效强度是控制冻结壁位移和防止冻结管断裂的重要措施。     

冻结壁位移计算及冻结施工优化设计

针对两淮地区深冻结井中冻结壁位移过大，造成冻结管断裂的问题，建立数学模型模拟分析冻结壁壁面移分布规律，找出停止掘进时冻结壁壁面移与其影响因素－－段高h，冻结壁厚度B，工作面冻实情况，冻结壁平均温度T，冻结壁暴露时间r，地压P之间的关系，提出了实际掘进过程中冻结壁壁面位移的分段常段高叠加计算方法，在此基础上，得出了冻结壁设计取决于冻结壁面位移时的冻结施工优化设计步骤。     

丁集煤矿风井深厚粘土层段冻结施工技术

通过对淮南丁集煤矿风井井筒深厚粘土层段冻结施工技术的分析,总结出了安全快速施工的技术经验:一是采用强化冻结措施,保证井帮温度达到设计要求,进而保证冻结壁强度满足安全施工要求(垂深400m左右的深厚粘土层,井帮温度应控制在-8.0℃以下)。二是采用短段掘砌方式施工,缩短井帮暴露时间,减少冻结壁变形;同时尽可能提高外壁混凝土早期强度,使外壁能承受住早期冻结压力的作用,防止被压坏。     

郓城矿副井井筒外壁冻结压力监测结果分析

通过信息化施工方法对郓城煤矿副井冻结凿井进行实测,获得了三个粘土层位井筒外壁所受到的冻结压力,分析得出冻结压力与井帮温度变化具有相关性。在掘进并浇筑完外壁后,井壁外侧依然有极其显著的水平冻结压力,最大冻结压力达到了水平地压的0.82~1.21倍。     

冻结壁三轴流变变形的模拟试验研究

本文在介绍国内首次研究成功的冻结壁三轴流变试验台上所做的8次大型模拟试验的基础上,分析了冻结壁流变变形与其平均温度、掘进直径、壁厚、暴露段高、地压以及土质等参数的关系。试验获得以下主要结论: 1.流变是冻结壁变形的主要特征,冻结壁设计应按变形极限设计; 2.提高冻结壁强度,减小其变形,主要在于降低温度,增大壁厚; 3.工作面有底臌是造成冻结壁超前位移,加大冻结壁变形的表现; 4.交界处不同土层因温度与形成的厚度有差异,变形也不同,从而导致此处冻结管承受附加弯矩和剪力,故更易发生断管; 5.实验获得了冻结壁变形位移与各参数间的函数式,并为淮南谢桥矿已施工的三个井筒所证实,可作为冻结壁设计的主要参考依据。     

“Z”形直埋供热管道受力特性的研究

结合目前直埋供热管道中“Ｚ”型管段弯头部位附近经常发生破坏漏水等问题，采用具备符合直埋管段受力特点的接触面单元的ＡＮＳＹＳ程序对“Ｚ”形管段进行了受力与位移的数值模拟，并同实测结果和简化的理论分析结论进行了对比，发现直埋时“Ｚ”管段受力同地沟时的受力有较大差别，而用接触面单元可以较好模拟其受力特征，因此，在进行管道直埋设计时不宜按地沟敷设理论进行。     

灰色关联分析在竖井冻结壁“窗口”事故处理中的应用

根据测温孔和冻结器的纵向测温,提出采用灰色关联法进行数据分析.通过孔与孔的关联度计算来评价各冻结器的工作效果,确定薄弱的冻结器方位,然后根据关联度离差和总关联度随深度的变化,确定冻结壁在深度方向的薄弱环节.运用灰色关联分析对竖井冻结壁“窗口”事故实例进行了对照分析,验证了理论的实用性.     

不同热效应时的瓦斯爆炸热冲击作用分析

管道内瓦斯爆炸的影响因素很多,热效应是其中之一,为此,本文通过LS-DYNA软件建立了瓦斯爆炸热冲击效应时的管道数值模型,设置了4种不同的导热系数,分析了不同热效应条件下管道受热冲击效应时的温度场分布、热应力分布情况以及管道热应力峰值和径向位移峰值。研究结果发现,瓦斯爆炸产生的热冲击效应在第一时间作用在管道内壁上,随后通过热传导,热辐射和热对流的方式向管道径向传热,管道的导热系数在一定程度上影响管道传热和应力场分布。随着导热系数的增大,管道温度场变化更大,其散热能力越强,管道内热应力峰值和径向位移峰值也随之增大。管道内热应力峰值和径向位移峰值也随之减小。     

外壁恒温条件下单管冻结温度场解析计算

针对外壁恒温条件下单管冻结相变热传导问题,根据冻结峰面分成冻结区和未冻结区,采用变量替换方法进行了温度场解析分析,获得了冻结峰面半径与冻结时间呈平方根关系,以及采用指数积分函数表示冻结区和未冻结区温度以及相应无量纲温度的计算公式;为数值计算简便,给出了冻结温度场中指数积分函数的高精度低阶多项式表示;获得了冻结管壁热流密度的解析算式。通过算例说明了外壁恒温条件下单管冻结温度场的分布规律,结果显示,冻结温度场呈对数型函数分布,且其曲率随冻结时间的增加而迅速减小,以及未冻区范围约为冻结峰面半径的4倍。     

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。     

越江隧道联络通道冻结法数值计算

建立了越江隧道、冻结体及周边土体相互影响的有限元计算模型.对联络通道冻土体的受力、变形及冻土壁对隧道衬砌的影响进行了综合分析,为冻结壁的设计、控制冻结对周围环境的影响等提供定量依据,验证了冻结施工方案的可靠性.通过现场实测冻土冻胀应力、隧道变形,验证了数值模拟的计算结果.     

三维非线性有限元分析在地下管棚支护中的应用

结合某地下隧道管棚支护设计及施工方案，采用三维非线性有限元对该洞库的开挖与支护过程进行了模拟，得出的结论是：管棚支护对于控制地表沉降、侧墙水平位移和塑性变形作用明显；不同管径和管间距对位移最大值影响有限，但对管钢内应力有较大影响；不同开挖进尺、不同注浆加固厚度对围岩变形及支护结构的影响较大。该数值分析结果与以往现场实测结果相一致，可作为相关工程设计和现场施工的理论指导。     

深海采矿扬矿管横向运动特性

将扬矿管考虑成弹性梁，通过分析梁单元在垂直平面所受的各种横向载荷的影响，建立梁单元横向振动的数学模型，同时根据扬矿管的边界条件，利用伽疗金法，对运动方程进行求解。求出扬矿管相对于船的偏移、扬矿管的弯曲应力以及在不同拖航速度及不同时刻扬矿管的偏移和弯曲应力的变化规律，给扬矿管的整体设计提供依据。