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《深厚表土中圆筒形冻结壁和井壁的力学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期煤炭科学技术年月深厚表土中圆筒形冻结壁和井壁的力学分析崔广心中国矿业大学,江苏徐州摘要为保障深厚表土层中冻结法凿井的冻结壁和竖井井壁简称两壁在施工和生产中的安全和,,,可靠性基于深厚表土层中井壁破裂灾害的机理探讨两壁的力学模型和方程用解析分析的,,。,。,方法对井壁三维应力,,的求值及其在强度理论中的位置进行研究结果表明表土段井壁要承受自重和竖直附加力,这是深厚表土段井壁发生破裂灾害的主要原,也是与岩石段井壁因,“”受力的根本区别因而在深厚表土段两壁需按三维空间进行设计必须把竖向应力,和
2、环向,。,,应力分别作为控制因素进行设计计算和核算为减小竖直附加力在井深大于时井壁。结构设计宜采用井壁竖向可缩装置关键词深厚表土中井壁冻结壁圆筒的三维应力状态井壁竖直附加力井壁竖向可缩装置一一一中图分类号文献标志码文章编号一仃咭,,肠邵二肠姗加妞·,,。,,‘钾朋口『『、。叮一代,『厅,,,一,,盯代。对华东地区深厚表土层井壁破裂灾害的机理进层承担的观点不适用于深厚表土层中的井壁井壁,而是行研究发现在深厚表土层中井壁受竖直附加力作受力计算不再是平面力学问题三维空间的力。。、用是造成井壁破裂的主要
3、原因表土层中井壁不只学问题然而许多研究者设计者对井壁冻结承受水平地压,还承受自重力和竖直附加力的作壁的力学特性和稳定性研究仍延用平面力学问用。、题的观念和方法,这将带来在进行井壁结构设计井壁材料选择和尺寸确一些理论和工程的不安定时,,。水平地压和坚直附加力都可能是控制因全问题这是本文讨论的主题’。〕竖直附加力已是井壁强度和稳定性的控制素,。,,冻结壁和井壁的受力特点及力学分析因素之一有时是主要因素即按传统观念表,在深厚表土层中的冻结壁和井壁简称两壁土段井壁和岩石段井壁一样井壁自重主要由地的年第期
4、珠炭科学技术第卷。是典型的长柱状厚壁圆筒结构在世纪年代边界条件,以前工程技术人员将岩石段井壁受力和设计计算『,二,二二。方法引用到表土段两壁的设计计算中井壁受竖直一氏氏一叭凡,附加力作用因此对两壁强度和稳定性的计算必须九。,、考虑自重力的作用式中“竖向变形水平变形、、、—假设厚壁筒是弹性的均质的连续的各向『,,、、氏竖向环向径向应力同性的,。—和小变形的其两壁受力如图所示剪应力,—下剪切角,,—、。凡竖向环向和径向应变—两壁三维应力状态的力学模型除特定问题如深埋球体、扁球体等,已有解析解外均尚无
5、。解析解只好简化为平面问题和垂直受力问题的叠。,。加求解但通常只求得,和。而忽略。按平面受力可获得水平应力解为‘龟曰碑了卜了、且二甘几,、户,二于久‘心井筒线中州,,一习一﹂‘乃一、共井壁卜二不一一万几一共二‘尸一垂直荷载尸一水平外荷载一井壁外侧单位面积平均当即井壁内缘可得最大环向应力卜竖直附加力一混凝土的密度一井壁计算深度力其氏,、网中一井壁或冻结壁内外半径嵘图深厚表土中井壁受力示意二万一一万晰一则其力学模。型如下丁一口一般引用摩尔强度理论。鉴力的平衡方程口,丁一,一『八‘口、‘了且﹄,产、户
6、、,,十二,〔」为井壁材料许用强度为最大主应—,。二一,—几,为最小主应力且壁厚可得二一一一诊艺一日一名—一丸二二措恶一应变关系尸二“,“。︸一“一少小一‘矛了了、丹亡尹夕产了、户‘、,一一式中,为系数,煤矿在华东地区厚表土层中的取,。值为“在发现竖直附加力是井壁破裂的主要原因后,日切,必须对表土层中两壁竖向应力进行研究并应用。于两壁设计日‘‘,二,、,、。名琪军遨冬澳遇您下气一一一变形协调方程,在进行两壁强度和稳定性设计计算时无论引‘吸了、了、一了、了、、一了城︸,用摩尔强度理论,还是第日日日
7、四强度理论都要考虑新出。日现的竖向应力,①竖向应力爪是强度理论中的一。日,还是,②,对井两壁结构和稳定性的要求崔广心深厚表土中圆筒形冻结壁和井壁的力学分析年第期尸下一一一下二。,,,。应如何排列一三亨,为直观比较和,以钢筋混凝土井壁为例,,,,二,,二,、二比较式和可知只要则设尸“尸口,当,二,。“时“扩在不同和的条件巩,,比较式和以确定,当下用式和求得在不同深度处井壁的时,,的计算式为和,值见表。表不同深度表土层中坚向附加力为“时井盛环向应力,和竖应力,的计算值应力深度加】柳一一一一一一,。从
8、表可得,,,这是深厚表土层中的特殊荷载井壁内径由生产设备布置所需尺寸及井。壁应力与岩石段井壁应力即不考虑井壁承受保安规程要求确定,,二井壁厚度的确定自重力的区别岩石段井壁应力。,厚表在厚表土层中土层不仅不承担井壁自重还土层中控制井壁厚度的因素有水平地压和,。给井壁外壁施加一个竖直向下的附加力按准北矿包括自重与竖直附加力为主的竖向荷载对于横向,,区个发生破裂灾害的井筒反求其竖直向下的附加的水平地压仍可用拉麦公式计算井壁厚度一一’,,阵因此深厚表力为造成井壁破裂即。二一土层中井壁设计的原则和方法也要
