【摘要】：在我國礦井建設(shè)向西部富水地層轉(zhuǎn)移,井壁與孔隙水以及圍巖之間的相互作用在井壁設(shè)計中起主導(dǎo)作用的背景下,仍利用表土段凍結(jié)法鑿井井壁設(shè)計的研究成果來指導(dǎo)孔隙含水巖層中斜井井壁的設(shè)計顯得越來越不合理。開展孔隙含水巖層中井壁與圍巖和孔隙水相互作用試驗裝置的設(shè)計,為孔隙含水巖層中井壁的設(shè)計提供儀器支持和試驗指導(dǎo),具有重要的理論價值和工程應(yīng)用價值。本文詳細(xì)地闡述了孔隙含水巖層中井壁與圍巖以及孔隙水相互作用試驗裝置的設(shè)計過程。首先,通過數(shù)值模擬手段,對整個物理模型方案進行了設(shè)計。分析了不同因素對圍巖中應(yīng)力場和溫度場的影響,對井壁受力狀態(tài)進行分析,確定了合理的傳感器布置方式,提出了系統(tǒng)的凍結(jié)方案、保溫措施、圍巖體的飽和方案、數(shù)據(jù)采集方案和加載方案。其次,利用設(shè)計的試驗裝置和方案,進行了斜井井壁在凍結(jié)和解凍以及正常使用階段的狀態(tài)分析,對試驗臺的實際工作性能進行了考察,證實了其能夠用于富水巖層中井壁與圍巖和孔隙水的相互作用規(guī)律研究。在有圍巖的模型井壁純孔隙水壓和純地壓分別加載中,壓力盒的壓力和井壁內(nèi)緣應(yīng)變隨著壓力呈線性變化。在孔隙水壓和圍巖共同作用,Y=1.0MPa,X=Z=0.6MPa以及X=Z=0.8MPa時,應(yīng)變的規(guī)律明顯,隨著孔隙水壓的增大呈現(xiàn)階梯狀變化,當(dāng)X=Z=0.4MPa時,應(yīng)變呈現(xiàn)先增大再減小然后再增大的波動。凍結(jié)階段,土壓力盒的壓力因受到凍脹力的作用,呈現(xiàn)不斷增大的趨勢。凍結(jié)階段,受到溫度應(yīng)力、圍巖壓力、孔隙水壓力和凍脹力的共同作用,應(yīng)變計為受壓狀態(tài),且隨著凍結(jié)時間的延長,應(yīng)變值逐漸變大。解凍階段,當(dāng)完全解凍的瞬間,應(yīng)變計的值達(dá)到了峰值。結(jié)論認(rèn)為孔隙含水巖層中井壁與圍巖和孔隙水的相互作用模擬試驗裝置,實現(xiàn)了孔隙含水巖層中井壁正常使用階段地壓和水壓聯(lián)合加載測試,以及凍結(jié)壁凍結(jié)和解凍階段井壁受力變形規(guī)律和圍巖應(yīng)力場溫度場變化規(guī)律的測試,為孔隙含水巖層地區(qū)井壁的設(shè)計提供儀器支持和試驗指導(dǎo)。
【圖文】：

用自然解凍和強制解凍兩種方式研究斜井井壁，在凍結(jié)停止后，凍結(jié)壁溫度很快就會上升到過程中凍結(jié)壁自然解凍時間估算公式：0iHt (1-1)壁厚度開始減薄至全部融解的時間(d)，0t 為停般取 90-100d，粘性土層一般取 100-120 天。速度(mm/d)，一般為 1.5-3.5(mm/d)。，然而對于自然解凍期間凍結(jié)壁承受的水壓，全，沒有外部地下水補給，作用在井壁上的水所以假設(shè)此時孔隙水壓力為 0。圖 1-1 襯砌的水壓作用圖Figure 1-1 Hydraulic action on lining

規(guī)律的研究現(xiàn)狀力規(guī)律情況建設(shè)完全依靠經(jīng)驗，直到十九世紀(jì)初才逐漸形成自的設(shè)計與施工[27]。目前我國隧道結(jié)構(gòu)理論在山嶺公長足的進步。圍巖壓力計算過程方法與適用性進行了討論，比較場實測和數(shù)值模擬對計算方法、影響因素以及隧道探討。文[28]對鐵路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法存在的計算中所采用的模型，對襯砌結(jié)構(gòu)和隧道洞門結(jié)構(gòu)進的歸納總結(jié)與研究，利用圍巖特征曲線法進行計算究，，實現(xiàn)了對鐵路隧道信息科學(xué)、有效、合理的管算平臺”也已經(jīng)實現(xiàn)了隧道領(lǐng)域計算程序的開發(fā)。圖 1-2 凍結(jié)基巖段解凍過程中典型水壓隨時變化曲線ypical water pressure change with time during thawing proces
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD262.12

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王建濤;張建平;黃僑;;超深凍結(jié)立井井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計[A];全國煤礦千米深井開采技術(shù)[C];2013年

2 楊維好;;十年來中國凍結(jié)法鑿井技術(shù)的發(fā)展與展望[A];中國煤炭學(xué)會成立五十周年高層學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2012年

3 陳詠梅;;砂巖的物理力學(xué)特性及相關(guān)關(guān)系的研究[A];第二屆全國青年巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1993年

本文編號：2580928