特厚冲积层中冻结井外壁温度实测研究

通过对龙固副井冻结凿井期间外壁与冻结壁温度的现场实测，研究了冻结壁温度场对外壁水化热温度场的影响，获得了特厚冲积层冻结凿井期间外壁及冻结壁温度变化的基本规律．研究表明：内部高水化热的释放，使外壁混凝土获得了至少17d的正温养护时间，其早期强度增长不受低温影响；同时，高水化热的释放导致井壁内外出现较大温差（甚至超过25℃），增大了温度裂缝控制的难度；水化热的向外传导还导致壁后冻土的显著升温及局部融化，对外壁受力造成了不利影响．     

冻结井外壁高强混凝土的早期强度增长规律研究

针对冻结井外壁特殊的早期养护环境,开展了外壁混凝土早期强度增长规律的实验室及现场试验研究.结果表明:受大体积混凝土水化热的影响,外壁混凝土的早期强度增长迅速,1,3,7 d强度分别超过了配制强度的40%,70%,90%,外壁混凝土的早期强度增长速度明显超过标准养护试块,且越接近井壁厚度中央,混凝土的强度越高;龄期越短,上述差异越显著(尤其是3 d内).外壁采用现浇高强混凝土结构,其安全能够得到保障.     

冻结法施工中某矿主井外壁钢筋轴力的实测与分析

为指导冻结法凿井的安全施工,开展主井井筒的信息化监测,获得主井外壁钢筋轴力的发展变化规律,通过与钢筋屈服应力相比,预测井壁的安全性。分析得出：混凝土浇筑初期,外壁钢筋轴力先是受压,而后压力趋于减小,部分竖向钢筋变为受拉,主井外壁环向钢筋的最大轴力远大于竖向钢筋,竖向、环向最大轴力均远小于其屈服荷载,因此,从钢筋应力状态考虑,井壁结构处于正常工作状态。井壁结构安全。     

深厚冲积层冻结管断裂机理分析

介绍了深厚冲积层冻结管断裂的主要特点,通过对冻结管受力状况进行分析,可知其应力主要包括:冻土外压力和盐水内压力作用引起的冻结管应力、冻结管自身温度变化引起的温度应力、土层与冻结管间摩擦力作用引起的竖向应力、冻结管侧向变形引起的弯曲应力;并总结出深井冻结管断裂的主要原因,在此基础上提出了深厚冲积层冻结管断裂的防治措施,为深井冻结设计及施工提供参考。     

冻结法凿井冻结壁内外部冻胀力的工程实测及分析

在郭屯矿、郓城矿冻结法凿井过程中,开展了冻结壁内、外部水平地压的现场实测研究.结果表明:地层冻结过程中,冻结壁内、外部产生了极其显著的水平冻胀力;最大冻胀力达到初始水平地压的0.8～1.23倍,普遍介于0.9～1.1倍之间;导致冻结壁外载最大达到甚至超过初始水平地压的2倍.井筒掘进过程中,冻胀力发生了不同程度的释放,冻结壁外部残余冻胀力约为最大冻胀力的0.45～0.60倍,使冻结壁外载约为初始水平地压的1.5倍.冻胀力的积聚与释放,加剧了井筒掘砌过程中冻结管与冻结壁的受力与变形,并使冻结压力接近甚至超过初始水平地压,是威胁冻结凿井安全的关键因素.     

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．     

基岩冻结凿井冻结孔的泥浆置换充填研究

通过实验室及现场试验,开展了缓凝水泥浆配方及性能、水泥浆结石体冻融力学特性、冻结管下沉可行性及泥浆置换充填工艺的研究.研究表明:通过掺加常用的稳定剂、降失水剂、缓凝剂获得的3种缓凝水泥浆,在35~45℃条件下稳定性良好,缓凝时间达22~34h,能与常用的钻孔泥浆较好地相容;研究掌握了缓凝水泥浆的表观黏度随温度、时间的变化规律,以及掺加膨胀剂、冻融工况对水泥浆结石体的强度、渗透系数的影响.冻结管下沉的安全性分析表明:除浮力外,管外环形空间的大小及浆液黏滞阻力对冻结管安全下沉也具有重要影响.     

厚表土层湿土结冰温度与冻结壁厚度确定的研究

用研制的冰点仪，对含水土的结冰温度与赋存深度、含盐量和含水率的关系进行了实验研究．获得了含水土结冰温度与诸参数的关系，给出了求算结冰温度和判定冻结壁实际厚度的方法和计算公式．     

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。     

深厚冲积层冻结压力研究进展及展望

随冻结法凿井深度的增加,我国对深厚冲积层冻结井冻结压力分布的研究需求已经十分迫切.在对国内外冻结压力研究的发展进行了回顾的基础上,分析了目前深厚冲积层冻结压力研究面临的任务和要解决的问题,对进一步提高国内冻结压力研究水平阐述了看法.     

冻结法凿井的模拟试验原理

本文应用相似理论,研究论述了竖井冻结过程和掘砌过程的模化原理,及模拟试验台的设计和试验。     

深厚表土中钻井法凿井的井壁外载和结构

分析了钻井法凿井的井壁外载,特别是近年来研究厚表土层中井壁破裂机理时发现的竖直附加力,在已知外载条件下,研究了两种可行的井壁结构,即以增加井壁整体强度的“抗”型和安装竖向可缩装置的“让”型井壁结构的力学特性及适用条件,研究了安装竖向可缩装置井壁的井筒装备应采取的措施,认为当表土深度超过200m时,以安装竖向可缩装置的“让”型井壁结构为好。     

含水层加固后井壁与围岩相互作用的数值分析

用有限元法对含水层注浆加固前后井壁竖直附加力的大小及其变化规律进行了深入分析和研究,得出了注浆加固宽度、加固距离、含水层固结压缩量等参数与井壁附加力及其折减率的关系．结果表明,井壁附加力折减率与含水层加固宽度呈线性关系;与加固距离呈二次非线性关系,加固宽度一定时,存在一个最佳加固距离;井壁附加力折减率与含水层疏水压缩过程无关．     

竖井冻结温度场微机测试系统的研究

为了满足竖井冻结温度场测试的需要,作者研制了竖井冻结温度场微机测试系统,本文详细地介绍了该系统的硬件配置及软件,同时对集成温度传感器AD590及其信号转换放大电路作了介绍。     

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。