深厚表土层冻结井筒外壁高强混凝土配比研究

介绍了深厚表土层冻结井筒外壁C65混凝土配方研究、温度场模拟养护试验研究、井壁内混凝土强度增长模型试验及现场试验研究情况.通过试验研究,获得了既满足强度增长要求,又具有良好施工性能的外壁C65混凝土配合比.     

冻结井筒高强混凝土弧板外壁内力算法研究

根据盾构法隧道衬砌内力的设计原理，针对装配式高强混凝土弧板外壁的受力特性推导出了冻结井筒高强混凝土弧板外壁内力分别按自由变形均质圆环法、弹性铰法及山本稔法的计算公式，并给出了计算实例。     

冻结井筒高强混凝土性能要求研究

为了揭示冻结井筒施工这一特殊施工条件下的井壁混凝土所具有的与普通施工条件下不同的特殊性能,根据对已建成的冻结井筒外层井壁混凝土的研究,分析其具体的温度与荷载条件,提出了冻结法井壁混凝土所应具有的特殊性能,并以此为指导进行混凝土配合比设计,取得了满足现场需要的混凝土配合比.     

高强高性能混凝土在冻结井筒筑壁施工中的应用

郭屯煤矿立井冻结深度达702m,井壁浇筑全部采用商品混凝土。根据工程特点和当地原材料供应情况,利用山东省建筑科学研究院研制生产的NC-H高效复合外加剂,配制出了C60～C75高强高性能混凝土,满足了深冻结井筒井壁浇筑要求。     

低水化热高强高性能混凝土试验与应用

程村矿井设计冻结深度485m，要求井壁内、外层浇筑的混凝土具有低水化热、早强、高密实、防裂、防水性好的特点。试验中研究了C40～C60混凝土的强度及性能等内容，结果成功应用于现场实践，取得了满意的效果。     

冻结井筒C100高性能混凝土井壁温度变化分析

赵固二矿西风井采用C100高性能混凝土作为井筒深部井壁材料,通过无线温度监测系统,对冻结壁和C100混凝土外层井壁温度进行监测。结果表明:井帮温度为-11℃左右时,C100混凝土浇筑35 h后,温升最大(可达50℃);浇筑7 d后,外层井壁平均温度维持在22℃左右;27～45 d后,外层井壁温度逐步降至0℃以下。     

冻结井筒高强混凝土弧板外壁内力算法研究

根据盾构法隧道衬砌内力的设计原理,针对装配式高强混凝土弧板外壁的受力特性推导出了冻结井筒高强混凝土弧板外壁内力分别按自由变形均质圆环法、弹性铰法及山本稔法的计算公式,并给出了计算实例。     

低水化热高强高性能混凝土试验与应用

程村矿井设计冻结深度 4 85m ,要求井壁内、外层浇筑的混凝土具有低水化热、早强、高密实、防裂、防水性好的特点。试验中研究了C40 ～C60 混凝土的强度及性能等内容 ,结果成功应用于现场实践 ,取得了满意的效果。     

冻结井筒防水混凝土的研究及应用

为提高井壁混凝土抗裂防水性能，对掺加数种外加剂的混凝土进行了试验室试验，比较了各自的强度、胀缩性和抗渗特性，得出在合适的配比及养护条件下，具膨胀性能的外加剂可改变混凝土的收缩特性，使混凝土在硬化期间具有微量膨胀，从而可抵消冻结井壁在硬化期间的干缩和温缩，此成果应用于冻结井筒工程中，取得了良好效果。     

花园煤矿深厚表土层井筒冻结施工技术

在表土层厚度481m、冻结深度512m的花园煤矿主井筒施工过程中,选择合理的施工机械化配套方案,设计采用双圈冻结孔加防片帮孔冻结的施工方法,在克服冻结管断裂等不利条件下,实现了安全、优质、快速施工,冻结段综合成井49 m/月,为深厚表土层冻结井筒施工积累了经验.     

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.     

复合胶凝材料井壁高强混凝土的性能与水化机理

对于冻结法施工的高强井壁大体积混凝土,内壁的中心温度可达80 ℃,而井筒外壁内侧的温度在10 ℃左右,这种温度的差异必然导致井壁混凝土开裂,导致耐久性下降。针对这些问题,研究了适于井壁高强混凝土用复合胶凝材料的水化特征及其对C70混凝土性能的影响。结果表明：复合胶凝材料的总水化热是井壁混凝土用常规胶凝材料水化热的一半;从28 d到180 d,复合胶凝材料配制的C70混凝土抗压强度持续增长14.8%,且孔隙率低,有害孔减少,混凝土具有很好的抗裂性;XRD和SEM试验表明,复合胶凝材料配制的C70混凝土水化180 d 后无Ca(OH)2晶体存在,主要水化产物为致密的Ⅲ型C-S-H凝胶。     

冻结井高强钢筋混凝土预制弧板井壁试验研究

提出一种新型的冻结井高强混凝土预制弧板外层井壁结构形式，通过原材料强度模型试验，研究了其力学形态和极限承载力．研究表明，该种新型井壁结构形式具有在井下装配后即可满负荷工作，承载能力大、受力特性好等优点，适用于400m以上深厚表土层冻结井外层井壁支护．     

深厚表土层冻结井筒高强钢筋混凝土内壁设计优化与实测分析

针对深厚表土层冻结井筒内壁设计厚度较大问题,对高强钢筋混凝土内壁的受力机理、设计优化方法、现场实测结果进行了分析研究。首先,采用相似理论设计出模型井壁并进行加载试验,实测得到高强钢筋混凝土内壁的应力、变形和承载力,研究了该种井壁结构的受力机理,结果表明深厚表土层冻结井筒内壁属于深埋于地下的厚壁圆筒结构物,由于内表面的圆形结构特征,在侧向压力作用下,井壁结构中混凝土由外缘的三向受压过渡到内缘的二向受压应力状态,其混凝土抗压强度提高了1.592～1.765倍,井壁承载能力得到显著提高。建立了混凝土抗压强度提高系数试验值的计算公式,获得了高强钢筋混凝土内壁的应力特性和强度特征。然后,基于我国现行混凝土结构设计规范关于混凝土多轴强度验算要求,根据模型试验结果和内壁受力机理,提出了深厚表土层高强钢筋混凝土内壁设计优化方法,给出了混凝土抗压强度提高系数设计取值。并将设计优化方法应用于潘三煤矿新西风井冻结段内壁控制层位,井壁厚度由原设计的1 150 mm优化为900 mm,厚度减薄达21.74%。最后,通过潘三煤矿新西风井工程现场实测表明,优化设计后的井壁结构中环向钢筋应力值为-125.8～-136.9 MPa、竖向钢筋应力值为-39.5～-53.2 MPa,远小于钢筋强度设计值300 MPa,井壁中混凝土环向应变为-730×10~(-6)～-790×10~(-6)、竖向应变为-380×10~(-6)～-390×10~(-6),远小于C70混凝土的极限压应变值,说明设计优化后的井壁结构不但经济合理,而且安全可靠。     

冻结立井外壁竖向钢筋应力受温度影响规律研究

为了确保大海则煤矿井筒冻结施工安全,通过对井壁受力和温度进行信息化监测,获得外壁竖向钢筋应力和井壁横截面温度,并对外壁竖向钢筋应力与温度的关系进行线性回归分析.结果表明:外壁竖向钢筋应力随着井壁温度的变化可以分为6个阶段,应力与温度呈负相关性,在温度极值处应力也相应达到极值;监测期间外壁竖向钢筋处于安全状态;在显著性水平为0.05的条件下,外壁竖向钢筋应力与温度的相关系数为0.921 6～0.969 9,井壁浇筑完成后,外壁竖向钢筋的84.78％以上应力可以由温度应力来解释,温度应力是影响外壁竖向钢筋应力的主要因素,其中约束温度应力是最主要的影响因素,自生温度应力是次要因素.     

大体积高性能混凝土冻结井壁水化热温度场实测与分析

大体积高性能混凝土井壁水化热温度场发展规律对于研究井筒温度应力、提高井壁质量极为重要,为获得实测资料,对国内井筒直径和井壁厚度均最大的冻结井壁开展了早龄期温度场实测研究与分析。设置4个监测层位,实时监测获得了一次浇注厚度达2.5 m的C60高性能混凝土井壁温度场的分布规律及井壁内径向各点的温升规律,获得不同厚度和标号井壁的最高温度达61.4~73.1℃、最大温升39.6~48.8℃、内部最大温差24.3~33.0℃。拟合得到了较符合现场浇注井壁内最高温升与龄期的双指数关系式。并结合工程实践,从混凝土材料、水化热温升、降低约束和养护条件等方面分析了大体积混凝土井壁预防开裂的技术措施。实测数据为冻结井壁设计与施工提供宝贵的基础资料,为工程建设提供借鉴。     

深厚冲积层井筒修复内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁研究及应用

针对板集煤矿副井井筒修复的复杂工程条件,提出采用内套内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁结构。首先,对该种新型井壁结构力学特性进行了模型试验研究,结果表明:在井壁结构中高强钢纤维混凝土的极限压应变可达(-3 710~-3 750)με,显著提高了井壁结构的延性特征;由于内层钢板的约束作用,井壁内缘钢纤维混凝土也处于三向受压状态,钢纤维混凝土抗压强度提高了1.822~1.974倍,从而显著提高了该种复合井壁的承载能力;在板集煤矿副井井筒修复工程中首次应用了内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁,并通过现场实测结果表明,2个监测水平钢纤维混凝土应变分别为-290με和-359με,远小于试验实测的极限压应变值,说明目前该种新型井壁结构混凝土变形小,井壁结构安全可靠。     

负温井壁混凝土用多功能防冻剂的研究

为了使负温井壁混凝土能够在负温条件下凝结与硬化,并满足其各项性能要求,采用高效减水剂 防冻剂 早强剂 引气剂复合的技术路线,通过正交试验设计复配了适应负温早强流态井壁混凝土的复合多功能防冻剂.结果表明:针对负温混凝土,影响强度的主要因素是高效减水组分的掺量,而影响凝结时间的主要因素是防冻组分的掺量,综合考虑混凝土所处环境等因素后,最终确定各组分掺量之间的最佳配比.复合防冻剂的掺量为水泥质量的4.5%,可起到减水、早强、防冻及抗冻的作用.     

立井人工冻结巨厚砾岩层爆破快速掘进技术

许楼煤矿在主井人工冻结巨厚砾岩段施工中,采用了控制爆破技术。根据冻结砾岩的力学特性设计出合理的爆破参数,在保证冻结管安全条件下提高了施工速度,月成井109m,且达到了光面爆破的标准,节省了表土段施工与基岩段施工的转换工序。总结出了立井冻结巨厚砾岩段钻眼爆破法掘进的技术要点。     

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。