深厚冲积层冻结法凿井冻结压力监测.pdf

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1、2014年第4期·85·第40卷总第180期SichuanBuildingMaterials2014年8月DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.04.038深厚冲积层冻结法凿井冻结压力监测王文强,程摇春(安徽理工大学,安徽淮南摇232001)摇摇摘摇要:以国投新集口孜东煤矿风井施工为背景,通测冻结压力的大小。过振弦式传感器对井壁冻结压力以及井筒性能进行监测,每个监测水平的井壁内排钢筋上,等距离取6个监测得到深厚冲积层冻结压力的发展规律。监测结果表明,井点,每个监测点应布置环向、竖向与径向钢筋应变计各一壁受力状态良好,保证了井壁施工的安

2、全、高效。个,用来监测钢筋应力。每个监测水平的井壁内壁上,等摇摇关键词:深厚冲积层;振弦式;监测;冻结压力距离取6个监测点,每个监测点应布置环向、竖向与径向摇摇中图分类号:TD265文献标志码:B混凝土应变计各一个,用来监测混凝土的应变,元件布置文章编号:1672-4011(2014)04-0085-02如图1所示。0摇前摇言冻结法凿井虽然是一种成熟的工法,但在实际工程中失败的例子时有发生,特别是在淮南矿区,过去多次发生因冻结壁位移过大,外层井壁压坏现象,轻者影响井筒施工速度,重者导致井筒透水、涌砂。为此,在冻结段井壁施工过程中应采用信息化监测施工。即通过对关键层位冻结壁变形

3、及井壁内、外力监测,实时监测施工过程中井壁受力状况,通过信息反馈,做到提前分析预测,合理确定施工段高度和施工速度,以确保井筒安全、高效地建成。1摇工程概况图1摇监测元件布置图国投新集口孜东煤矿位于阜阳市颍东区杨楼镇境内,设计生产能力500万t,设主、副、风3个井筒,立井开3摇监测结果分析拓。其中风井井筒净直径7郾5m,穿过表土层厚573郾2m,3郾1摇冻结压力监测土层主要由砂土类地层和黏土类地层组成。井筒表土段采通过振弦式压力盒的长期监测,得到了大量的冻结压用冻结法施工,由于其表土特厚、地质条件复杂,对技术力数据,结果如图2~4所示。要求较高,是我国目前运用冻结法施工的冻结深

4、度最深、井筒直径最大的矿井之一。2摇监测工艺2郾1摇监测元件振弦式传感器观测技术是一种比较成熟的观测技术,图2摇第一水平(451m)图3摇第二水平(510m)在国内外监测工程中,被广泛采用。本次监测工程采用振冻结压力趋势冻结压力趋势弦式压力盒测量冻结压力、振弦式钢筋应力计监测钢筋应力、采用振弦式混凝土应变计监测混凝土应变,测试元件随工程施工埋入混凝土井壁中,通过导线将信号引到地面观测点,通过振弦式频率仪定期进行观测,并做好记录。2郾2摇元件布置根据该煤矿井筒检查孔地质柱状图和井壁结构设计图,确定本次监测共取3个监测水平,分别位于地面以下451m黏土层、510m钙质黏土层和54

5、8m的黏土层。在每个监测图4摇第三水平(548m)冻结压力趋势水平的井筒外壁外表面的圆周上均布6个压力盒,用来监监测结果表明口孜东风井监测段土层冻结压力有以下作者简介:王文强(1987-),男,在读硕士研究生,研究方向:结构工特征:程。·86·2014年第4期2014年8月SichuanBuildingMaterials第40卷总第180期1)井壁周围冻结压力分布不均匀。同一水平最大冻结摇摇通过经验公式计算值与实测值的对比可见,现行经验压力与平均冻结压力相差较大,造成这种现象的原因:一公式完全不适用于深厚冲积层井壁冻结压力的计算。根据是井壁周围土质不均匀,土性差异

6、较大,产生的冻结压力实测结果,取第一、二、三水平冻结压力的最大压力作为差异也较大;二是冻结管偏斜、冻结液分配不均匀等,造该层位冻结压力,对口孜东风井450m以下深度进行冻结成的冻结温度场分布不均匀,从而引起冻结压力的不均匀压力与地层深度的线性回归(见图5),得到下式:分布。P=0郾0177H-0郾6276max2)冻结压力受土质影响较大。冻结压力一般随冻结深式中P—最大冻结压力;max度的增大而增加,但监测结果显示第二水平冻结压力远大H—地层深度。于第三水平,说明钙质黏土的冻结压力很大,同时图2的3郾3摇混凝土环向、竖向应变及钢筋应力监测监测结果显示,其冻结压力发展的速度也比

7、其他两个水平大量的监测数据显示,混凝土应变以及钢筋应力与冻快。结压力的变化一致,即冻结压力快速发展时,混凝土应变3)冻结压力发展可分为3个阶段:淤冻结压力快速增与钢筋应力也快速增长;当冻结压力趋于稳定时,混凝土长阶段。这一发展阶段的实践大约为井壁浇筑后的3~20应变与钢筋应力也趋于稳定,现将监测时间段内的混凝土d,冻结压力可发展到最大冻结压力的75%左右,这主要是应变与钢筋应力最大值汇总,详细数值见表2。由于冻结壁开挖后,引起冻土蠕变,冻胀能释放,同时受表2监测期内井壁混凝土应变与钢筋应力最大值井壁混凝