冻结井筒高强钢筋混凝土井壁竖向承载力研究

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冻结法凿井是我国煤矿穿过深厚冲积层的有效工法之一。在我国的安徽、山东和河南等矿区,深厚冲积层的底部含水层直接覆盖在煤系地层之上,随着矿井采掘生产,底部含水层出现疏水固结,地层产生沉降,从而施加给井壁一个竖向附加力,造成了这一特殊地层条件下井壁大范围破坏。为了确保井筒的安全使用,本文对冻结井筒高强钢筋混凝土井壁的竖向承载力进行研究。  首先,通过对冻结井筒高强钢筋混凝土井壁的竖向受力进行分析,基于混凝土强度理论,推导出该种井壁结构竖向极限承载力计算公式;然后,根据相似理论基本原理,推导出井壁模型相似准则,据此进行了模型设计和制作。进行了高强钢筋混凝土井壁结构竖向承载力试验,对加载过程中钢筋混凝土的应力变形进行了测试,得到了该种井壁结构的应力、变形和承载力特性,分析了竖向荷载与应力应变之间的关系,得到了竖向加载情况下井壁结构中混凝土抗压强度提高系数,建立了该种井壁结构竖向极限承载力的经验公式;最后,采用ANSYS有限元软件对高强钢筋混凝土井壁竖向承载力特性进行了模拟计算,进一步分析了冻结井筒高强钢筋混凝土井壁的竖向受力特性。研究结果可为冻结井筒高强钢筋混凝土井壁竖向承载力分析提供参考依据。
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