深冻结井筒内层钢板高强钢筋混凝土复合井壁试验研究

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1、第27卷第1期岩石力学与工程学报Vol.27No.12008年1月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJan.，2008深冻结井筒内层钢板高强钢筋混凝土复合井壁试验研究姚直书，程桦，荣传新(安徽理工大学土木工程系，安徽淮南232001)摘要：针对600～800m特厚表土层中冻结井筒的支护难题，根据约束混凝土原理，提出合理的解决途径是采用内层钢板高强钢筋混凝土复合冻结井壁结构。通过模型试验，对该种井壁结构的应力、变形和强度特性进行深入研究，结果表明：由于内层钢板筒的约

2、束作用，井壁结构中混凝土处于三轴受压应力状态下，其变形能力和抗压强度都得到较大程度的提高，井壁破坏时，内缘混凝土的环向应变可达－4000με，表现出较好的延性特性，改善了高强混凝土的脆性缺陷。如将目前现场使用的现浇高强钢筋混凝土冻结井壁改为内层钢板高强钢筋混凝土复合结构形式，则井壁承载能力可大大提高，可合理地解决特厚表土层中冻结井筒的支护难题。影响该种井壁极限承载力大小的因素依次为混凝土抗压强度、厚径比、内层钢板厚度和配筋率，其中提高混凝土强度对井壁承载力影响非常显著，如将混凝土强度提高10MPa，则井壁承载力将提

3、高约13.8%。而增大配筋率对井壁承载力影响甚微，所以，在实际工程应用中，为经济合理设计井壁，只需配置单外排钢筋。最后，根据理论分析和试验结果推导出该种井壁承载力的计算公式，从而为该种井壁结构的工程应用提供设计依据。关键词：采矿工程；特厚表土层；冻结井壁；内层钢板筒；高强钢筋混凝土；模型试验中图分类号：TD262文献标识码：A文章编号：1000–6915(2008)01–0153–08EXPERIMENTALSTUDYONCOMPOSITESHAFTLININGOFINNERSTEELPLATECYLINDERAN

4、DHIGHSTRENGTHREINFORCEDCONCRETEINDEEPFROZENSHAFTYAOZhishu，CHENGHua，RONGChuanxin(DepartmentofCivilEngineering，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan，Anhui232001，China)Abstract：Basedonthetheoryofconfinedconcrete，thecompositeshaftliningsofinnersteelplatecy

5、linderandhighstrengthreinforcedconcretehavebeenadoptedtosolvethedifficultproblemofsupportingcoalfrozenshaftspenetratingthroughthicksoilcoverof600–800m.Throughmodelexperiments，themechanicalcharacteristicsofsuchshaftliningsarestudied.Thetestresultsindicatethatth

6、econcrete′sdeformationalcapacityandcompressivestrengthincreasegreatlyintriaxialcompressionstressstateininnersteelplatecylinder；andtheshaftliningisfairlyplasticwhenitfails，andthebrittlenessdefectofhighstrengthconcreteisimproved.Iftheshaftliningsofhighstrengthre

7、inforcedconcrete，whichareusedinsitenow，havebeenchangedtothecompositeshaftliningsofinnersteelplatecylinderandhighstrengthreinforcedconcrete，andtheloadbearingcapacityofshaftliningwillbeincreasedgreatly，andthesupportingproblemofthefrozenshaftinthespecialdeepalluv

8、iumwillbe收稿日期：2007–04–19；修回日期：2007–07–09基金项目：安徽省自然科学基金资助项目(050440502)；安徽省“十五”二期科技攻关计划项目(040120493)作者简介：姚直书(1963–)，男，1984年毕业于安徽理工大学采矿工程系矿井建设专业，现任教授，主要从事岩土工程方面的教学与研究工作。E-mail：zsyao@a