浅谈弱胶结地层冻结立井施工稳定性分析与控制研究

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1、分类号：TD32密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文弱胶结地层冻结立井施工稳定性分析与控制研究张晓燕申请学位级别：硕士学位专业名称：岩土工程指导教师姓名：王渭明职称：教授山东科技大学二零零九年六月论文题目：弱胶结地层冻结立井施工稳定性分析与控制研究作者姓名：张晓燕入学时间：2006年9月专业名称：岩土工程研究方向：城市与矿山地下工程指导教师：王渭明职称：教授论文提交日期：2009年6月论文答辩日期：2009年6月10日授予学位日期：STABILITYANALYSISANDITSCONTROLST

2、UDYFORFREEZINGVERTICALSHAFTUNDERCONSTRUCTIONINLIGHT-CEMENTATIONSOILLAYERADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFENGINEERINGfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyZhangXiaoyanSupervisor:ProfessorWangWeimingCollegeofC

3、ivilEngineeringandArchitectureJune2009声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUnivers

4、ityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要根据上海庙煤矿立井胶结弱、强度低、吸水性强、易风化的特殊地层，设计了立井井筒的测试方案，并进行了有效的施工跟踪监测，基本掌握了这种特殊地层中冻结凿井井壁地

5、压变化规律。在此基础上，采用热力耦合模型，引用FLAC3D三维数值分析软件，对被测试井筒的开挖和支护工艺进行了模拟，分析了井筒在冻结开挖期间的应力、位移变化规律；采用流固耦合模型对被测试井筒进行不冻结立井井筒开挖模拟，对地层的流体流动、测试点的应力、位移进行记录，并与冻结开挖产生的力学效应进行对比分析，研究冻结开挖对立井支护产生的效果。为了考察井筒应力、位移的时间效应，运用粘弹性力学理论，假设地层为层状粘弹介质，对井筒的典型地段（-300m）处的的位移及应力进行解析，推出了其中的应力和位移随着时间的变化规

6、律，还与现场的压力、位移随时间的变化规律进行对比分析，并对井筒的长期稳定性进行了预测分析。在对立井井筒的压力、位移进行了现场测试数据分析、数值模拟分析和粘弹性理论计算分析基础上，对井筒整体的长期稳定状态进行了评价，提出本井筒结构设计的改进建议。关键词：弱胶结低强度地层，冻结井筒，现场监测，稳定性分析，数值模拟山东科技大学硕士学位论文摘要AbstractBasedonthefactofthespecialsoillayerofXinShanghaicoalminewithweakcementation,lo

7、wstrength,strongmoistureabsorptionandeasyweatheringcharacteristics,themonitoringschemeoftheshaftwasdesigned,theeffectiveconstructiontracingmonitorwascarriedout,andfinallythepressuredistributionlawofthefreezingshaftwallinthisspecialsoillayerwasmastered.Onb

8、aseofthemonitoringresult,Flac3Dnumericalsimulationsoftwarewasapplied.Adoptingthethermal-mechanicalcouplingmodel,theexcavationandsupportschemeweremodeledandthestressandstrainchanginglawduringtheexcavationofthefreezin