疏水围土中立井井壁破坏机理研究动态与井筒结构力学构想

综述了疏水围土中立井井壁破坏机理的研究成果．在此基础上,对建立疏水围土中立井井筒结构力学体系提出了构想：一是载荷的分类与计算,包括初始载荷、井壁负摩擦力以及变温荷载等;二是井壁的应力分析,探讨了各类载荷下井壁工作应力计算的合理模型．     

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。     

深厚冲积层高强钢筋混凝土井壁破坏机理试验研究

对高强钢筋混凝土井壁结构进行了破坏性试验研究。结果表明：在加载初期,高强钢筋混凝土井壁结构中混凝土应力分布符合弹性厚壁筒的应力分布规律;在临近破坏时,高强钢筋混凝土井壁结构中混凝土的应力都大大超过了混凝土的单轴抗压强度,这是由于井壁结构中混凝土处于复杂应力状态下强度提高所致。另外,高强钢筋混凝土井壁结构破裂时,出现斜向断裂裂纹,环向钢筋沿破坏面发生塑性弯曲,并且其破坏面与最大主应力的夹角约为25°～30°,属压剪破坏。     

大埋深土与井壁相互作用力学参数研究

利用高压直剪仪和三轴电液伺服机，采用模拟土与井壁接触面的土加砼混合试样，测得了在大埋深条件下，粘土和砂土与冻结法成井井壁相互作用力学参数大小。并结合实例，介绍了所得参数在井壁破裂分析中的应用。     

“四含”疏水引起井壁破坏的数值分析

为了探究矿井底部疏放水引起的土体下降导致井壁产生的负摩擦力对井壁内部应力分布的影响,基于朱仙庄煤矿副井井筒为工程背景,首先采用理论分析的方法计算出井筒在受到负摩擦力后井筒内部的最大应力值,提出公式中u0的一个修正值,其次采用数值模拟的方法,使用ANSYS软件分析井壁和土体在自然状态下及沉降后井壁内部应力分布状态,对井壁的稳定性和极限沉降量进行预测,最后结合现场实测数据对井壁的安全性进行分析。结果表明:采用修正后的u0系数计算出的结果更为合理,数值模拟预测出了井壁所能承受的极限“四含”土体沉降量,证明了数值模拟对于预测井壁受力的可行性,可为矿井的稳定性提供重要的理论依据。同时理论分析计算出井壁的应变预警值,发现井壁的变形远远小于井壁混凝土的拉、压应变极限值,井壁结构安全。     

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。     

煤矿井筒破坏的模糊聚类分析与评价

为了防治煤矿出现大量井筒破坏事故,采用VB语言实现了用模糊聚类算法进行破裂分析,并建立了兖州矿区井筒破坏分析与评价的模糊聚类数学模型．运算结果表明,当截集λ=0．075时,可将已经出现破坏的井筒和未破坏的井筒模糊聚类为两类,据此可以评价、预测井筒今后破坏的可能性．参考预测结果,2005年兖矿集团对济宁3号井进行了预防性工程治理．     

膨胀土边坡破坏机理及加固措施分析

膨胀土边坡失稳的主要原因是膨胀土在不同含水率条件下的反复胀缩导致抗剪强度随时间的变化而逐渐衰减。分析了膨胀土边坡运动特征和破坏机理,针对膨胀土自身特性和外部环境条件,提出了膨胀土边坡的加固措施。     

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。     

围压作用下混凝土的静动力细观破坏机理

为了解释围压作用下混凝土静、动力力学性能发生变化的物理机制，根据不同围压下混凝土的宏观破坏现象，通过研究知低围压下断裂力学适于混凝土强度的分析，而高围压下需要借助塑性力学工具.根据混凝土材料的细观结构，揭示了低围压作用下混凝土中微裂纹的开裂、扩展、串接直至破坏的细观损伤过程和破坏机理.利用线弹性断裂力学，考虑主控裂纹之间的相互作用，建立了低围压条件下混凝土静力强度的预测模型；利用断裂动力学，考虑裂纹扩展速度对其应力强度因子的影响，建立了低围压条件下混凝土动力强度的预测模型.理论模型的计算结果表明，加载速率影响围压作用下混凝土的抗压强度，加载速率越快混凝土动力抗压强度提高得越多，但随着围压增大，混凝土动力抗压强度增强系数减小，模型结果与宏观试验现象一致.     

土钉墙支护破坏原因分析与控制

根据有关土钉技术及其应用的研究,分析得出:土体性质的改变、土与土钉之间相互作用被破坏、土钉自身强度不足和面层被破坏是引起土钉墙支护结构破坏的主要原因,同时还讨论了土钉墙支护破坏的控制措施.     

均质土石坝不同因素与漫顶破坏模式的内在联系

进行了均质土石坝漫顶破坏水槽试验,试验中观测到3种漫顶破坏模式:陡坎蚀退冲刷溃决模式、剪切蚀退坍塌溃决模式和浸泡剥蚀破坏模式,不同破坏模式溃口形成和发展阶段坝体破坏类型差异较大.坝高、筑坝材料、漫顶流量和坝顶抗侵蚀能力非均匀分布等因素影响坝体破坏方式,如坝顶非均匀冲刷产生的束水作用造成的"凹形"蚀退、其他条件相同情况下筑坝材料强弱导致的剪切或陡坎蚀退和坝高大小导致的陡坎蚀退或浸泡剥蚀等.这些因素通过影响不同位置侵蚀速率,共同决定了漫顶破坏模式,而后者对漫顶破坏过程和溃坝参数(破坏持续时间、最大下泄流量等)影响较大.     

卸围压条件下砂岩变形破坏特性试验研究

从可释放弹性应变能角度对岩石卸围压条件下破坏特性进行研究,利用MTS815电液压伺服可控制刚性试验机进行保持轴向变形不变的卸围压试验,根据卸围压试验数据,分析了该砂岩卸围压过程中变形、强度、弹性模量及能量变化特征。结果表明:随着围压逐渐降低,岩样发生侧向不断扩容;轴向应力逐渐降低,呈现出非线性特征;弹性模量在初始阶段几乎不变化,越过破坏点之后大幅降低;可释放的弹性应变能在初始阶段增大比较缓慢,当围压降低至一定程度时急剧增大;推导出基于可释放弹性应变能的卸荷岩石的整体破坏准则Ue0。     

格形钢板桩结构填料土压力及剪切破坏面研究

基于FLAC2D对格形钢板桩结构进行了受力和变形分析,将不同水平荷载下得出的计算土压力,与静止土压力、Rankine主动土压力、Rankine被动土压力进行了对比,提出了格内填料土压力的简化计算方法.认为:格体前桩的土压力分布可以采用Rankine主动土压力;后桩的土压力则以钢板桩水平位移为零的点分为上下两部分,上部分为均布土压力,下部分线性增大至静止土压力.格内填料的剪切应变增量发展过程表明:格型钢板桩的剪切破坏面主要发生在格体的中轴处,符合太沙基法给出的结论.     

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。     

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．     

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．     

基于P5含量的砂砾土与格栅拉拔试验及破坏特性分析

为研究砂砾土P_5(粒径5 mm的粗颗粒质量百分比)对土工格栅拉拔性状及破坏特性的影响,利用土工合成材料综合测定仪对不同P_5的砂砾土进行了拉拔试验,系统地研究了P_5对拉拔力峰值、格栅破坏形式的影响及格栅拉拔阻力在不同填筑方式下的变化规律.试验结果表明:在同一法向应力下,当P_5由20%增长为30%时,拉拔力峰值增长为原来的1.1倍左右;当P_5相同时,随着法向应力的增加,格栅破坏从撕裂演变为劈裂,法向应力每增加25 kPa,横向撕裂长度扩大2倍左右;当法向应力一致时,改变P_5,格栅破坏形式基本一致;在相同竖向压力与P_5含量下,分别采取击实填筑与压实填筑砂砾土,拉拔曲线分别表现为软化、硬化两种截然不同的发展趋势.     

土聚水泥结构与机理研究

土聚水泥是一种高性能的碱激活水泥,在一些物理化学性能方面具有硅酸盐水泥无法比及的优点.本文介绍了土聚水泥的化学成分、矿物组成、聚合反应机理、水化产物的形态、结构特点、主要特性和应用.