深厚表土层井壁温度竖向附加应力分析

深厚表土层竖井井壁破裂是严重危害煤矿生产的地质灾害。温度作用是导致井壁内竖向应力增大而诱发井壁破裂的一种重要因素。为了分析深厚表土层立井井壁因温度作用产生纵向膨胀对井壁受力状态的影响,在分析井壁与土体相互作用的基础上,根据热力学和弹性理论建立了井壁和土体剪切作用的弹塑性模型,推导了井壁温度竖向附加应力的计算公式。进一步分析表明:井壁内温度竖向附加应力随深度呈不断增大的趋势,并在基岩附近达到最大值;温度竖向附加应力随着弹塑性剪切段分界点的深度近似呈线性增加。这些结论有助于加深对深厚表土层井壁破裂机理的认识,并对井壁破裂预防治理具有理论指导作用。

考虑立井井壁纵向膨胀效应的温度应力分析

为分析温度竖向附加应力对深厚表土层井壁强度的影响,在分析井壁纵向膨胀与土体相互剪切作用的基础上建立了弹塑性分析模型,得到了纵向膨胀产生的温度竖向附加应力计算公式。分析结果表明,温度竖向附加应力随深度非线性增大,在基岩与井壁交界处达到最大值;温度竖向附加应力是温度应力的一部分,与其他荷载共同作用造成井壁破裂。