【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(jì)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(jì)的研究成果來指導(dǎo)孔隙含水巖層中斜井井壁的設(shè)計(jì)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(yàn)裝置的設(shè)計(jì),為孔隙含水巖層中井壁的設(shè)計(jì)提供儀器支持和試驗(yàn)指導(dǎo),具有重要的理論價(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)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(yàn)裝置的設(shè)計(jì)過程。首先,通過數(shù)值模擬手段,對(duì)整個(gè)物理模型方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。分析了不同因素對(duì)圍巖中應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響,對(duì)井壁受力狀態(tài)進(jìn)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(jì)的試驗(yàn)裝置和方案,進(jìn)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(duì)試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)際工作性能進(jìn)行了考察,證實(shí)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(shí),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(shí),應(yīng)變呈現(xiàn)先增大再減小然后再增大的波動(dòng)。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(shì)。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(jì)為受壓狀態(tài),且隨著凍結(jié)時(shí)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(jì)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(yàn)裝置,實(shí)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(cè)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(chǎng)溫度場(chǎng)變化規(guī)律的測(cè)試,為孔隙含水巖層地區(qū)井壁的設(shè)計(jì)提供儀器支持和試驗(yàn)指導(dǎo)。
【圖文】：

用自然解凍和強(qiáng)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(huì)上升到過程中凍結(jié)壁自然解凍時(shí)間估算公式：0iHt (1-1)壁厚度開始減薄至全部融解的時(shí)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(duì)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(bǔ)給，作用在井壁上的水所以假設(shè)此時(shí)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(yàn)，直到十九世紀(jì)初才逐漸形成自的設(shè)計(jì)與施工[27]。目前我國隧道結(jié)構(gòu)理論在山嶺公長足的進(jìn)步。圍巖壓力計(jì)算過程方法與適用性進(jìn)行了討論，比較場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)值模擬對(duì)計(jì)算方法、影響因素以及隧道探討。文[28]對(duì)鐵路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法存在的計(jì)算中所采用的模型，對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)和隧道洞門結(jié)構(gòu)進(jìn)的歸納總結(jié)與研究，利用圍巖特征曲線法進(jìn)行計(jì)算究，，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵路隧道信息科學(xué)、有效、合理的管算平臺(tái)”也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了隧道領(lǐng)域計(jì)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(shí)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD262.12

【引證文獻(xiàn)】

中國重要會(huì)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(jì)[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(huì)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(huì)論文集[C];1993年

本文編號(hào)：2580928