深部含水层短时疏排水对立井井壁受力的影响研究

发布时间：2017-08-16 01:00

  本文关键词：深部含水层短时疏排水对立井井壁受力的影响研究

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【摘要】：随着凿井深度的不断增加,井筒穿越的地层条件也日趋复杂且井壁长期处于地下水和各种不同特性的围岩环境中,而不稳定含水层作为影响立井井壁稳定性的重要因素,在煤层资源不断开采,水文地质条件不断趋于复杂的情况下,其影响权重不断增加。对不稳定含水层的研究,多年来已有许多专家学者在含水层长期疏排水引起土层固结沉降导致井壁破坏方面进行了研究。在此基础上,本文将深入开展含水层短时疏排水水压动态变化及立井井壁受力响应特性的研究,为深厚含水层疏排水地区立井井筒的稳定性研究提供参考依据,将揭示立井井壁在含水层疏排水条件下的受力及动态水压变化规律,为立井井筒的疏排水工程实践提供指导,丰富相关计算理论。本文运用理论分析,室内模拟试验、数值模拟和对比分析等研究方法,研究分析在不同排水速率下及排水点距井壁不同距离排水参数下短时疏排水过程的含水层孔隙水压力变化及水压变化对立井井壁受力的影响的规律。理论分析方面,阐述了排水初期立井井筒含水层段孔隙水压力出现先增大再消散现象的产生机理,及孔压变动对井壁稳定性的影响。室内模拟试验,通过设置排水速率分别为15ml/s、30ml/s、45ml/s、75ml/s及排水点距井壁距离分别为200mm、400mm、600mm条件下,分析短时疏排水含水层中孔隙水压力的变化、水压的变动对井壁应变变化的影响以及土体表面沉降变形情况。FLAC短时疏排水数值模拟,通过结合鲍店煤矿工程背景,以鲍店煤矿的工程地质和水文地质条件为依据,模拟排水速率分别为0.03m3/s、0.06 m3/s、0.09m3/s、0.15 m3/s及排水点距井壁距离分别为50m、100m、150m、200m、300m条件下,研究承压含水层的水压变化规律及含水层短时疏排水过程立井井壁受力变化规律。通过室内疏排水试验与FLAC短时疏排水数值模拟对比分析,验证了短时疏排水承压含水层孔隙水压力的变化规律及水压的变动对井壁稳定性的影响。
【关键词】：短时疏排水 不同排水速率 距井壁不同距离排水 孔隙水压力 立井井壁受力
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD74;TD321
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-20
• 变量注释表20-21
• 1 绪论21-30
• 1.1 问题的提出21-22
• 1.2 研究目的及意义22
• 1.3 国内外研究现状22-28
• 1.4 研究内容及研究方法28-30
• 2 短时疏排水理论分析30-37
• 2.1 短时疏排水含水层的曼德尔效应30-31
• 2.2 疏排水状态下含水层段立井井壁受力分析31-35
• 2.3 短时疏排水对附加应力的影响35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3 疏排水模拟试验37-51
• 3.1 试验方案37-40
• 3.2 试验系统40-46
• 3.3 试验设计46-47
• 3.4 试验准备47-49
• 3.5 试验步骤49-50
• 3.6 本章小结50-51
• 4 试验结果及分析51-90
• 4.1 试验数据处理51-52
• 4.2 疏排水试验过程孔隙水压力变化52-58
• 4.3 短时疏排水试验过程井壁变形情况58-71
• 4.4 疏排水沉降过程井壁变形情况71-86
• 4.5 疏排水试验过程土层沉降情况86-87
• 4.6 本章小结87-90
• 5 短时疏排水数值模拟90-120
• 5.1 鲍店煤矿概况90-93
• 5.2 FLAC3D 软件简介（FLAC3D）93-95
• 5.3 FLAC3D流固耦合95-96
• 5.4 模型建立96-98
• 5.5 疏排水模拟方案98-99
• 5.6 数值模拟结果分析99-118
• 5.7 本章小结118-120
• 6 模拟试验与数值模拟计算对比分析120-124
• 6.1 疏排水过程中孔隙水压力变化分析120-121
• 6.2 疏排水过程中井壁应力应变变化分析121-123
• 6.3 疏排水过程中土体表面沉降及排水点局部沉降情况123
• 6.4 本章小结123-124
• 7 结论与建议124-126
• 7.1 结论124-125
• 7.2 建议125-126
• 参考文献126-131
• 作者简历131-133
• 学位论文数据集133

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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

4 O赐蜢，

本文编号：680672