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.     

联肢剪力墙墙肢附加轴力计算方法及其影响分析

为解决目前计算墙肢附加轴力需要复杂的数值模拟或繁琐的解析求解的问题,并量化附加轴力对联肢墙承载力的影响,选取合适的坐标系,基于连续连杆法建立了以附加轴力为未知函数的微分方程,推导了三种不同形式水平荷载作用下新的墙肢附加轴力解析公式,给出附加轴力简便实用的计算方法,并与现有方法和数值模拟计算结果进行对比;利用本文方法分析...     

直墙拱形巷道围岩应力场分析

为得出直墙拱形巷道围岩应力分布规律,应用复变函数弹性理论推导了直墙拱形巷道围岩应力分布的解析表达式。对直墙拱形巷道边界的围岩应力和巷道水平线方向的围岩应力分布规律进行分析,并考虑直墙拱形巷道断面高宽比和侧压系数对其影响规律。研究表明：在不同巷道断面高宽比、侧压系数下,直墙拱形巷道围岩应力集中区域主要集中在直墙底部底角处、拱形顶板中点附近和底板中部3个位置。不同巷道断面高宽比下,直墙拱形巷道沿水平线的应力分布规律基本相同。侧压系数大于1时,采用巷道断面高宽比小于1较有利于巷道稳定;侧压系数小于等于1时,采用巷道断面高宽比大于1较有利于巷道稳定。     

加大科技含量,组织立井冻结段快速施工

根据邢东副井井筒施工的具体地质条件, 大胆采用综合机械化配套设备组织快速施工, 并针对不同的地层采用不同的施工工艺, 特别是双层井壁施工法, 大大提高了施工的速度和效率, 同时也详细介绍了施工工艺的具体步骤, 为相同地质条件下的井筒施工提供了宝贵的经验     

厚表土层中竖井沥青夹层复合井壁的试验研究

以相似理论为基础，用模拟试验研究了有沥青夹层的复合井壁，得到了沥青夹层的适宜厚度，传递竖直附加力的规律和数值；同时研究了外层井壁的可压缩层材料，获得可压缩层材料与传递到内层井壁的竖直附加力的关系。     

竖通道内液体燃料燃烧形成的旋转火焰特性

为了掌握有侧开缝的竖通道内液体燃料燃烧所形成的旋转火焰特性,分别利用实验与基于液体火源的LES数值模拟技术对以正庚烷液体为燃料,在200 cm高的竖通道内所形成的旋转火焰热流场进行了研究．在确定了数值模拟有效性的基础上得知:在各个高度处,通道内边侧的切向速度绝对值保持在100 cm／s左右;在60 cm高度时,由火焰中心向通道壁面方向,切向速度先迅速增大再逐渐降低至100 cm／s,而在120 cm高度以上时,切向速度仅有逐渐上升过程;由火焰中心向通道两侧方向,旋转科氏力与浮力之比值的变化规律均是先逐渐增大,而后又逐渐降低,最大比值发生在火焰外侧位置;相比浮力,旋转科氏力对通道下半部分流场的影响较大,影响程度随着高度的增加而减弱;通道内旋转火焰热流场的最大轴向速度约为最大切向速度的2倍．     

带底板超长墙收缩应力的简化计算与分析

为了解带底板超长钢筋混凝土墙板的收缩应力分布以及控制裂缝产生，通过推广王铁梦法，考虑了底板的影响，并采用平均刚度法考虑桩基础的作用，推导了带底板长混凝土墙板收缩应力的简化计算公式，计算了墙板长度、有无底板、底板厚度、基础约束刚度、预加力以及收缩引起的弯曲等因素对超长墙收缩应力的影响.结果表明，底板对墙体的收缩应力具有重要影响；弯曲效应对端部小范围有影响，但影响范围在非控制区，不产生控制作用；端面上的预加力对墙体对称面附近的应力影响很小；在一般的工程范围内长度缩短对减小收缩应力的效果有限.     

基于Excel的转轴主应力的数值模拟及分析

应用Excel对受力复杂的转轴的强度进行了计算,并对主应力的轴向分布进行了数值模拟,使得繁琐复杂的强度计算和危险截面分析变得简单、快速、准确,而且实现了图形化,提高了设计效率和设计质量,为利用Excel进行强度计算和分析提供了一种实用方法.     

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．     

明渠流动S-K模型在具有垂直壁面的复式断面下的数值模拟

在具有垂直壁面的复式断面S-K模型数值计算中一般都是采用斜坡近似法,但该方法在滩槽交界面处的流速计算值与S-K模型解析解差别较大,为解决该问题,提出了结合解析解求解时拟定的边界条件的耦合迭代方法,该方法大大改善了斜坡近似法的不足,其数值模拟结果与S-K模型解析结果吻合良好,能够更为精确地计算棱柱体河槽深度平均流速分布和壁面切应力分布,可有效解决直立壁面边界速度突变的问题,对数值计算中类似问题的解决具有参考价值,也为S-K模型在实际工程中的广泛应用提供新的途径.     

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.     

煤矿立井井筒排水管路导向卡选型研究

针对煤矿立井井筒中导向卡力学分析缺乏问题,采用定性与定量分析相结合的方法,对煤矿立井井筒排水管路的布置方式,管路载荷的分配组合以及导向卡力学模型等进行分析,从而梳理出一个适用于工程设计的导向卡选型办法。     

基于Smagorinsky和Vreman模型的竖通道内旋转热流场大涡模拟

为了确定Vreman亚格子模型对于有侧开缝的竖通道内旋转火焰热流场模拟的适用性,基于一竖通道内旋转火焰实验场景,分别使用基于Smagorinsky和Vreman亚格子模型的大涡模拟技术进行了模拟。通过对所得结果比较确定基于Smagorinsky亚格子模型的大涡模拟技术可以得到与实验吻合的火焰状态,而使用Vreman亚格子模型会在一定程度上低估旋转火焰周围的粘性耗散,从而过高地估计旋转火焰周围的切向速度,使火焰不能保持相对稳定的旋转状态。     

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．     

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．     

热力响应下衬砌隧道附加应力场的敏感性分析

针对核废料深埋处置遇到的热力耦合问题,研究一个深埋衬砌隧道热力响应下的附加应力场问题.考虑全场的应力变形特征,运用复变函数的罗朗级数展开技术,构造合适的应力函数,结合边界条件和无穷远的性态,获得了全场复势的解析表达,对孔口应力的敏感性分析显示:相对于无衬砌的情况,软衬砌的存在可以有效降低孔口应力,当衬砌厚度达到某个值时,孔口应力最小,过厚、过薄的衬砌对降低孔口应力都是不利的;对于硬衬砌隧道,当衬砌厚度达到某个值时,会出现应力集中现象,为了降低孔口应力,必须增加衬砌厚度;在一定情况下,由于热膨胀产生的热应力,也可以降低孔口应力.     

垂直防渗墙建设中几种施工方法的对比分析

主要论述了垂直防渗墙施工的几种新技术，通过对比分析说明了这几种施工方法的适用条件、施工特点及工效、防渗墙墙体特点和该工法的经济性。     

煤矿巷道断面形状及锚杆支护围岩变形的数值分析

为了研究巷道不同断面形状和锚杆支护对巷道围岩稳定性的影响,采用ANSYS有限元计算方法进行数值模拟,通过对计算结果分析,得出半圆拱形巷道为最佳断面且煤矿巷道锚杆支护能够有效地控制围岩的变形;煤矿巷道锚杆支护对竖向位移的控制作用较大的区域集中在巷道围岩1.8 m范围以内及巷道的两个底角部;对于横向位移的控制作用较大的区域集中在巷道围岩顶板、两帮中部1.6 m范围以内及巷道的两个底角部.     

兖州矿区立井井壁破裂的原因分析及防治

针对兖州矿区有８ 个生产井筒发生井壁破裂事故的问题,在进行调查、治理和分析近期监测资料的基础上,详细研究了本区井壁破裂的原因,认为由于第四系下组水位的强烈疏降引起砂层压缩所产生的垂向附加应力与井壁自重应力之和大于井壁混凝土的强度是导致井壁破裂的最根本原因,提出了可以用ｅ－ｐ 曲线法、ｐｗ －ｆｎ 法和模糊聚类评判法预测井筒的稳定性,同时提出了井筒破坏的防治措施．     

顶管施工中钢管管壁稳定性分析及壁厚的优化

顶管施工目前已得到广泛应用,但目前的规范和文献对于管壁稳定性分析及壁厚的选择尚无明确规定.针对这一问题,采用理论分析和数值分析相结合的方法开展研究.通过数值计算可以得到钢管的内力和变形,但无法直接得到壁厚的控制标准.根据数值分析结果,薄壁钢管在土压力作用下的变形具有拱的特点,因此引入材料力学中拱的稳定分析理论,得到了管壁稳定的临界压力计算公式.将临界压力同钢管的实际受力进行比较,即可对不同壁厚下的管壁稳定性进行判断.以某发电厂的引水管设计为实例,对不同壁厚下钢管管壁的稳定性进行了研究,将初始的设计壁厚进行合理优化,显著降低了工程造价.