本文關(guān)鍵詞： 凍結(jié)法 井璧混凝土 早齡期 溫度場 劣化　出處：《北京科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：凍結(jié)法施工立井井壁大體積混凝土澆筑后,劇烈的水化反應(yīng)使井壁內(nèi)部熱量不斷積聚,溫度迅速升高；同時受到井筒內(nèi)環(huán)境溫度以及凍結(jié)負(fù)溫的影響,井壁不同位置溫度隨齡期急劇變化,井壁內(nèi)、外溫差巨大。養(yǎng)護(hù)環(huán)境對混凝土早期內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形成及其最終強(qiáng)度的產(chǎn)生至關(guān)重要,特殊的成長環(huán)境極易影響井壁混凝土的生長發(fā)育,危害立井井筒的正常服役。為揭示早期溫度環(huán)境與井壁裂縫開展及破裂之間的內(nèi)在聯(lián)系,探究凍結(jié)施工環(huán)境對井壁混凝土性能的影響,本文以兗礦集團(tuán)鄂爾多斯能化項目為依托,以凍結(jié)深大立井混凝土井壁為研究對象,通過現(xiàn)場實測、理論研究、數(shù)值推演、超聲波探測、電鏡掃描等方法進(jìn)行研究。動態(tài)分析凍結(jié)施工條件下井壁及凍結(jié)壁的溫度場分布特征及其時空變化規(guī)律,探究井壁混凝土的損傷過程和劣化機(jī)理,主要內(nèi)容如下：1.通過對大體積混凝土澆筑過程中井壁與凍結(jié)壁的早期溫度變化進(jìn)行實測,研究井壁及凍結(jié)壁各測點溫度的變化規(guī)律,建立凍結(jié)施工條件下井壁早期溫度場理論模型。通過數(shù)值模擬動態(tài)推演不同工況下井壁與凍結(jié)壁早期溫度場變化過程,揭示凍結(jié)法施工井壁、凍結(jié)壁早期溫度場分布特征及時空變化規(guī)律。研究表明,井壁0～28d的溫變過程可劃分為五個階段：溫度急劇上升段(0～1d齡期)、溫度迅速下降段(1～3d齡期)、溫降速率減緩段(3～7d齡期)、溫降速率過渡段(7～14d齡期)以及溫降速率平穩(wěn)段(14～8d齡期)。2.基于溫度場分析理論與熱傳導(dǎo)原理設(shè)計凍結(jié)環(huán)境模擬試驗機(jī),運(yùn)用超聲波檢測、掃描電鏡觀察等方法,研究混凝土試件在模擬凍結(jié)施工條件下早期的損傷發(fā)育狀態(tài)及其劣化過程,獲取試件不同位置隨齡期變化的微觀特性及性能退化規(guī)律,揭示混凝土隨齡期增長的損傷過程與劣化機(jī)理。研究表明,冷端混凝土受前期凍結(jié)低溫的影響,水化率低,損傷嚴(yán)重,損傷因子達(dá)0.32；熱端混凝土的前期水化程度高,損傷較小,損傷因子約為0.09。3.通過單軸抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉、聲發(fā)射試驗,研究模擬凍結(jié)施工條件下混凝土試件的強(qiáng)度生長、性能發(fā)育狀態(tài),揭示其不同齡期、不同位置的力學(xué)特性、強(qiáng)度損傷規(guī)律、單軸加載過程中的聲發(fā)射特性。研究表明,凍結(jié)施工環(huán)境導(dǎo)致的早期損傷對混凝土的力學(xué)性能影響較大,應(yīng)力應(yīng)變曲線均呈現(xiàn)峰值低,應(yīng)變大,混凝土力學(xué)性能較差,早期損傷對混凝土試件抗拉性能的影響遠(yuǎn)大于抗壓性能。4.以模擬凍結(jié)施工條件下混凝土試件的損傷特性為基礎(chǔ),建立損傷與井壁位置、齡期、溫度之間的時空關(guān)系,評價井壁各位置的損傷程度,獲知最大損傷位置位于井壁外緣,損傷因子約0.14,井壁內(nèi)緣損傷因子約為0.024,井壁中心處的損傷因子約為0.07,井壁損傷度處于2-14%。井壁的帶損傷服役,將加劇結(jié)構(gòu)的損傷,增大井壁的開裂風(fēng)險。論文以工程實際為依據(jù),研究了凍結(jié)法施工早期溫度環(huán)境對井壁性能的影響,揭示了井壁混凝土成長過程中的損傷變化規(guī)律及劣化機(jī)理,為凍結(jié)立井井壁早期裂縫產(chǎn)生與井筒破裂的原因提供科學(xué)依據(jù)和新的理論基礎(chǔ),對于指導(dǎo)工程實踐具有重要意義。
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【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD265.3

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1 王立琛;王明恕;鐘永權(quán);林乃旭;;井壁結(jié)構(gòu)模擬試驗研究報告[J];制冷學(xué)報;1982年01期

2 迪特馬·貝克曼,迪特馬·加特尼,約享·克萊因,吳建議;滑動井壁的應(yīng)力和穩(wěn)定計算[J];煤礦設(shè)計;1989年07期

3 崔廣心;程錫祿;;徐淮地區(qū)井壁破壞原因的初步研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);1991年08期

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本文編號：1504266