大海则矿冻结立井井壁结构安全监测研究

发布时间：2017-09-18 14:42

  本文关键词：大海则矿冻结立井井壁结构安全监测研究

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【摘要】：近年来,我国西部地区矿井采用冻结法施工的立井井筒逐渐增多,鉴于东西部地区地层及建井方法的差异,西部冻结井筒内层井壁的设计和施工仍存在种种不足。根据现行《冻结井壁设计规范》,内层井壁所受荷载按静水压力设计,不考虑其他荷载因素,而内壁在建井期间除承受静水压力外,还受到温度、壁间注浆等因素的影响,受力较为复杂,需对建井期间内层井壁的受力规律及临时荷载进行监测研究。针对上述问题,本文依托大海则矿主立井安全监测课题,通过现场实测、理论计算和数值模拟相结合的方法,研究了主井井筒内层井壁结构冻结段的受力与安全状况。首先,基于内层井壁浇筑及冻结壁解冻期间现场监测的井壁应力、应变、温度、壁间水压数据,得到了内壁的受力变化规律,定性分析了内壁受力变化过程中的主导因素；其次应用冻结壁解冻期间各监测层位环向钢筋的应力数据,推算出内壁所受的水平外力,掌握了套壁和冻结壁解冻期间内层井壁的受力状态和规律；最后,采用反演计算结果应用到数值模拟的方法,对内层井壁的安全性进行了评价。研究表明,建井期间影响内壁应力变化的因素为温度、内外壁作用力和壁间注浆压力；通过现场实测和理论计算数据可知,大海则煤矿主立井内壁结构是安全的；数值模拟得出的内壁破坏时的应力、位移变化规律,是对现场监测结果的补充和延伸。本文研究大海则矿冻结井筒内壁的受力规律与安全性评价的思路和方法,可为西部地区立井井壁监测系统的数据分析提供新的思路和方法,为西部冻结井筒内壁的安全评价提供参考。
【关键词】：冻结井筒 安全监测 反演计算 内壁受力
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD76;TD32
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 问题的提出10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 国内外冻结立井发展历程11-12
• 1.2.2 冻结立井破坏机理研究现状12-15
• 1.2.3 井壁安全监测方法现状15-18
• 1.3 研究内容与方法18-20
• 1.3.1 研究内容18
• 1.3.2 研究技术路线18-20
• 2 内壁安全监测系统设计20-32
• 2.1 项目背景20-21
• 2.1.1 工程概况20
• 2.1.2 地质与水文特征20-21
• 2.2 监测元件简介及标定21-25
• 2.2.1 主要监测内容21
• 2.2.2 监测元件简介21-24
• 2.2.3 振弦式传感器原理简介24
• 2.2.4 振弦式传感器的标定24-25
• 2.3 监测层位及系统方案25-28
• 2.3.1 监测层位设计25-26
• 2.3.2 监测系统方案26-27
• 2.3.3 监测仪器统计27
• 2.3.4 监测系统原理图27-28
• 2.4 监测系统的现场实施28-31
• 2.4.1 钢筋计安装29
• 2.4.2 应变计安装29-30
• 2.4.3 水压计安装30
• 2.4.4 温度传感器安装30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 内壁应力现场实测分析32-58
• 3.1 冻结立井内壁荷载分析32-34
• 3.1.1 内壁不同阶段的荷载划分32
• 3.1.2 水平地压32
• 3.1.3 自重荷载32-33
• 3.1.4 竖向附加力33
• 3.1.5 静水压力分析33-34
• 3.2 井壁温度实测分析34-39
• 3.2.1 井壁温度实测分析34-37
• 3.2.2 壁间注浆时机及注浆压力分析37-39
• 3.3 内壁钢筋应力实测分析39-48
• 3.3.1 内壁环向钢筋应力实测分析39-43
• 3.3.2 内壁竖向钢筋应力实测分析43-46
• 3.3.3 本节小结46-48
• 3.4 内壁混凝土应变实测分析48-54
• 3.4.1 内壁竖向混凝土应变实测分析48-49
• 3.4.2 内壁径向混凝土应变实测分析49-52
• 3.4.3 内壁环向混凝土应变实测分析52-53
• 3.4.4 本节小结53-54
• 3.5 壁间水压力实测分析54-56
• 3.6 本章小结56-58
• 4 内壁受力理论计算分析58-71
• 4.1 井壁应力理论分析58-62
• 4.1.1 温度应力58-60
• 4.1.2 水平均匀荷载下内壁应力分析60-61
• 4.1.3 内壁内外缘应力分析61-62
• 4.1.4 三向应力下井壁承载力计算62
• 4.2 内壁受力理论计算分析62-69
• 4.2.1 环向钢筋应力取值62-63
• 4.2.2 混凝土等效方法分析63-65
• 4.2.3 井壁等效应力的计算65-66
• 4.2.4 内壁所受外力计算66-67
• 4.2.5 外力占设计值百分比67-69
• 4.2.6 本节小结69
• 4.3 本章小结69-71
• 5 内壁受力数值模拟研究71-85
• 5.1 井壁混凝土的破坏准则71-73
• 5.1.1 混凝土最大拉应变准则71
• 5.1.2 混凝土两向受压破坏准则71
• 5.1.3 混凝土应变理论71-73
• 5.2 内壁受力数值模拟研究73-81
• 5.2.1 ABAQUS软件介绍73
• 5.2.2 钢筋混凝土本构模型73-74
• 5.2.3 内壁受力模型建立74-77
• 5.2.4 内壁受力模拟结果分析77-81
• 5.3 数值模拟与现场实测对比分析81-84
• 5.3.1 应力结果对比分析81-82
• 5.3.2 应变结果对比分析82-84
• 5.4 本章小结84-85
• 6 结论与展望85-88
• 6.1 主要结论85-86
• 6.2 研究创新点86-87
• 6.3 存在的不足及展望87-88
• 参考文献88-94
• 致谢94-95
• 个人简介95

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3 崔广心;程锡禄;;徐淮地区井壁破坏原因的初步研究[J];煤炭科学技术;1991年08期

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本文编号：876166