深厚表土层冻结法凿井外层井壁的受力实测分析

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1、DOI：lO．3969／j．i鹞n．1672—4011．2013．01．023深厚表土层冻结法凿井外层井壁的受力实测分析陈丁渭(安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001)摘要：介绍了对宁夏红四矿主井冻结井壁的冻结压力、钢筋应力、混凝土应变和温度的监测方法。通过对主井井壁的实时监测，获得已成型冻结段井壁的冻结压力、钢筋应力和混凝土应变，掌握了深部冻结井壁的钢筋轴力、混凝土应变的变化规律，在此基础上评价冻结壁和井壁的安全状况。通过实时监测，主井井壁实现了信息化施工。关键词：深厚表土层；冻结压力；实时监

2、测中图分类号：TU472．9文献标志码：A文章编号：1672—4811(2013)01—0050—03hIfon嘲矗佣对倒Ilst川c6佣offbee匠ngsllanill岬棚栅C磁'ⅣD{r妤碱，弘OZ觚玩(Sc危Dof矿C如订劭面船硎增口以加概耐岍，A，访以咖溉渺矿&如础口耐死c^咖，胁打l口n23200l，蕊f，Ⅺ)Abs灯叠ct：

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4、ed．Bytlsing出ereal一垃memaIlitoring∞“ns}曲lining，t11ef}ozenpre88uIe，teels打e鸥肌da陀出ained，蚰dthev“e-tynd_esreid．o掩eda】【ial南l。e丑nd嘲cretest豫ina聘m饿red．sothe8出tjrc∞dido璐af如∞nwau觚d8lIafIliniIIga陀evalua．tedbasedontl】_eseImes．Thein南叮lnationc∞s乜ucd∞j8usodinmainshafIlinj

5、ngrelyiIlgon他al—timemonit耐ng．Keywoms：deep8lluvi哪；自ee面唔p嘴8u弛；real～timem砌toringl工程概况红四矿地处宁夏回族自治区东部，毛鸟素沙漠西南边缘，距银川市约30km，隶属银川市兴庆区管辖，为典型的红土冲沟地貌，设主井、副井和风井三个井筒，设计生产能力为2．4M∥8，矿井计算服务年限为47．3年。其中主井井筒设计净直径5．5m，穿过表土层厚469．1m，控制层位内壁厚750mm，外壁厚700姗。红四矿主井是目前国内穿过表土层较深的冻结井筒

6、，由于目前国内尚无成熟的设计和施工经验，技术难度大。因此，在冻结段井壁施工过程中采用信息化施工，即通过对关键层位冻结壁变形及井壁内、外力监测，实时监测施工过程中井壁受力状况。深厚表土层冻结井筒所承受的压力主要为冻结压力，冻结压力是指冻结井筒掘砌后，由于冻结壁的变形、冻土蠕变、土的冻胀，以及混凝土热量扩散造成冻结壁局部融化后。再回冻冻胀而作用于井壁上的临时荷载。冻结压力测量元件：采用振弦式土压力计。2．2外层井壁竖向和环向钢筋应力监测对于深厚表土层冻结立井井筒，一般采用双层钢筋混凝土复合井壁结构进行支护，

7、井筒掘砌施工期间，外层井壁合理的受力性状是保证整个井筒安全施工的关键。钢筋应力可有效反映外层井壁的受力特性。钢筋应力测量元件：采用振弦式钢筋测力计。2．3外层井壁竖向和环向混凝土应变监测井壁由钢筋和混凝土承受荷载，混凝土应变可合理反映外层井壁的受力特性。混凝土应变的测量元件：振弦式混凝土应变计。2．4并壁温度监测对于深厚表土层冻结立井井筒，井壁温度在很大程度上影响着井壁和冻结壁的力学特性。井壁温度测量元件：采用振弦式传感器内部附带的测温功能。3监测水平该井筒布置的两个监测水平对应的土层和井壁结构详见表1

8、。裹1红四矿主井外肇监测水平一览监测水平第一水平第二水平深度(m)372．5斗蛾0土性粘土粉质粘土环筋直径(mm)2528竖筋直径(一)25混凝土等级C60065外壁厚度(mm)7004元件埋设两个测试水平元件的实际布设严格按设计方案进行，6个测试断面分别为东北、东、东南、西南、西、西北6个方位，每个方位均布置土压力计1个、钢筋计3个(环向、竖向和径向各1个)、混凝土应变计3个(环向、竖向和径向各1个)。如图l所示。2‘监测内容及量测元件5监测结果分析2．1冻结压力监测作者简介：陈丁渭(1987一)，男

9、。浙江杭州人。安徽理工大学土木建筑学院在读研究生，主要研究方向地下工程结构计算。5．1冻结压力监测结果及分析当在6个测试断面埋设完监测元件后，监测人员在地面通过与各元件相连的电缆测得相关频率，即可利用监测元件“频率～应力”的率定关系得到土的冻结压力。各水平冻结压力监测结果如图2—3所示。通过两个水平的冻结压力监测结果可知：(1)第一水平的冻结压力在0—10d呈直线增压段，这是由于冻结段井筒，在形成冻结壁时，地层在原岩土应力状态下冻结膨胀。产