外层井壁、冻结壁、泡沫板共同作用机理研究

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2013．04．029外层井壁、冻结壁、泡沫板共同作用机理研究赵静，林斌(安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001)摘要：基于粘弹性理论，建立一个适用于深厚冲积层的考虑冻结壁、外层井壁、泡沫板共同作用的粘弹性计算模型，模型中同时考虑了冻结壁的蠕变变形。导出了冻结壁黏弹性流变方程；并基于冻结壁、泡沫板和外层井壁之间的作用机理以及泡沫板压缩特性，推导出考虑泡沫板影响的辅助方程并应用于冻结壁黏弹性流变方程，从而得到冻结压力与井帮位移的关系式。关键词：

2、冻结壁；井壁；泡沫板；共同作用；冻结压力中图分类号：TD265．3+3文献标志码：A文章编号：1672—401l(2013)04—0068—03Thestudyoninteractionmechanismamongtheoutershaftlining，thefrozensoilwallandthefoamboardZHA0如培，LINBin(A，访以UniversityofScienceAndTechnologySchoolofcivilengi-neerlngandarchitecture，Huaina

3、n232001，China)Abstract：Basedontheviscous—elastictheory，thevis—cons—elasticcalculationmodeliSestablished．Theinteractionmechanismamongtheoutershaftlining，thefrozensoilwallandthefoamboardisconsideredinthemodel．，11lecreeppropertyoffrozensoilwalliSalsotakeninto

4、account．Theviscous—elasticformulaofFrozenwallisderived；fromTheinteractionmecha—nismamongtheoutershaftlining，thefrozensoilwallandthefoamboardandthecompressionpropertiesoffoamboardhein-fluenceofauxiliaryequationareobtained；appliedtheequationtotheviscous—elas

5、ticformula，thentherelationshipbetweenfreezingpressureanddisplacementofsidewallcanbederived．Keywords：theFrozenSoilWall；OuterShaftLining；FoamBoard；Interaction；FrozenPressure0前言研究冻结壁、外层井壁、泡沫板的共同作用机理对井壁的设计具有十分重要的意义。国内外许多学者对此展开了大量的研究，建立了许多考虑周围土体、冻结壁的蠕变特性、冻胀力等因素

6、的冻结壁稳定性分析模型，但很少考虑泡沫板作用，仅考虑冻结壁与井壁相互作用的实际情况，外层井壁浇筑初期，泡沫板作为独立结构存在于冻结壁与井壁之间，冻结壁变形过程定伴随着泡沫板受力变形。因此为了更深刻地理解冻结法凿井工程中冻结壁与井壁的相互作用机理，必须展开针对冻结壁与外层井壁之间泡沫板的压缩性能研究。1外层井壁、泡沫板、冻结壁研究模型冻结壁与外层井壁相互作用的原理图如图1所示。图中P是冻结壁受到的来自外层井壁的支承压力，即冻结压力的反作用力；Po表示作用于冻结壁外边界压力。冻结壁井筒P0图1冻结壁与外层井壁相

7、互作用结构图鉴于泡沫板的存在，冻结壁井帮的径向位移应按照以下公式来进行计算：“=△艿+‰(1)式中，Ⅱ为冻结壁井帮的径向位移；‰为外层井壁外表面的径向位移；da为泡沫板的压缩变形。2聚苯乙烯强度试验2．1试验仪器及方法该试验采用STWCY一1型无侧限压力仪(如图2所示)，变形量测设备采用百分表。设备技术参数中最大荷载：5kN；电动上升速度：3mm／min；手动上升速度：18圈／1mm；丝杠盘直径：郴2mm；丝杠移动距离：50mm。其他工具包括刀、圆规、直尺、水笔等。2．2试验方法及步骤试验所采用的聚苯乙烯泡

8、沫板取自于某采用冻结法施工矿井的施工现场。分别为妒0×50mm和妒O×100mill两组试样。每组尺寸制作三个试样进行平行试验，试验结果取三者平均值。试验过程如图3所示。笆者苎窑：璺搿1189二)'。：芸：畿淮31全?奎科，在读硕士研究生，主图2无侧限压力仪图聚苯乙烯泡沫板抗压强度试验要帆II事岩石与地下工程及冻4-土力学工程研究。32．3试验结果分析两组不同尺寸的试样平均应力一应变曲线如图4～5所示。为从直观上