Numerical Analysis of the Structure of High-Strength Double-Layer Steel Plate Concrete Shaft by Drilling Method of Water-Bearing Weak Rock Formation

In order to ensure the safety of coal mine shaft construction, a double-layer steel plate concrete composite shaft wall structure was proposed. However, fewer studies were conducted on this structure, which made engineers too confused to fully recognize its feasibility of this structure. Hence, based on the previous experimental research on the Taohutu mine construction project in Ordos in Inner Mongolia, this research paper aims to provide a widely deep numerical analysis by the usage of the finite element software, in fact, to establish the corresponding numerical analysis model and make a comparison with the experimental data to get the rationality of the verified model. The influence of the composite characteristics of the steel plate and concrete on the ultimate bearing capacity and stress field of the shaft wall structure is studied here through the method of multi-factor analysis. Also, the optimal design scheme of the double-layer steel plate and concrete composite shaft wall structure is proposed in this research paper.

西域砾石层压力管道竖井施工关键技术研究

针对西域砾岩胶结程度差异显著的问题,采用物理性质和密度测试等研究方法,得到其胶结程度直接影响力学特性和三相组成的研究成果。针对西域砾岩应力-应变曲线阶段性变化的问题,采用应力加载实验,得到随着应力增加,单向加载变形量显著降低的研究成果。针对西域砾岩正交各向异性变形特性问题,采用颗粒排列分析,得到铅直方向变形最小、长轴方向变形最大的研究成果。针对奎屯河引水工程中的弱胶结西域砾岩施工问题,采用多层井壁结构和优化施工工艺,成功实现了安全、高效、低成本的工程目标,显著提前了工期。

地铁车站出入口明挖段倒挂井壁施工技术研究

针对传统地铁车站明挖法施工占地面积大、影响交通等问题,文中对车站出入口明挖段采用倒挂井壁法施工技术进行了研究,以北京房山北线02标首经贸站为案例,通过对倒挂井壁技术原理的分析,探讨了该技术施工关键要点和技术控制措施,重点分析了A号出入口倒挂井壁具体施工流程,并对施工效果进行了三方面的分析。研究表明,倒挂井壁法施工场地占用小,经济费用少,地层扰动小,土体更为坚固,对周边建筑和地下管线的影响小。该技术的成功应用,可为类似场地受限和临近重要建筑物出入口明挖段工程提供借鉴。

倒挂井壁法在顶管工作井中的应用

顶管是管道下穿道路时一种常用的施工工法,可减少对交通的干扰和避免大开挖。顶管工作井的常用施工工法有SMW工法、沉井法等,结合实际案例分析工作井底存在管线情况下采用倒挂井壁法施工工作井的设计要点,以期为类似的工程设计提供借鉴。

卸压槽法在修复煤矿破损井壁中的应用

卸压槽法修复破损井壁对保障煤矿的安全、持续生产具有重要意义。以临涣煤矿东风井修复实例,根据实际地层参数计算分析井筒与地层相互作用,获得等效含水层收缩量,在此基础上,利用FLAC^(3D)有限差分软件建立模型,分析不设卸压槽疏水及在-237 m设卸压槽疏水的2种工况条件下的井壁受力及位移情况。结果表明,在-227 m处设置卸压槽后,竖向应力变为渐进连续分布,井筒整体承载能力提升;卸压槽对疏水沉降层中的井壁有显著的卸荷作用,改善三隔下部井壁应力的集中现象;卸压槽的存在使得井筒自身可发生垂直收缩,其与岩土层共同作用的整体沉降量增加。

白垩系地层条件下冻结壁内部冻胀应力变化规律研究

复杂地质条件下建设井筒首选冻结法,西部地区煤炭资源丰富,但多数煤炭资源埋藏在白垩系含水地层下。如果开采该地质条件下的煤炭资源,井筒必须穿过白垩系含水地层。此时,冻结凿井法是最佳选择。由于先前在白垩系地层条件下应用冻结凿井法建井的实例并不多见,针对白垩系地层条件下的冻结壁内部冻胀应力的变化规律进行研究具有工程意义。通过对穿过白垩系地层的陕西某矿井筒建设过程中冻结壁的内部冻胀应力进行实测,分析了冻结壁内部冻胀应力的变化规律,为其他类似工程提供一定的借鉴。

新安煤矿矿井井壁淋水原因及注浆施工实践

由于新安煤矿主井经过含水层以及施工过程中存在井壁淋水现象,为防止主井局部出现井壁破裂导致淋水问题进一步加剧给矿井带来更大的安全隐患,通过分析主井井壁淋水原因及特征,对注浆孔布置、注浆压力、钻孔施工进行了设计。施工流程按照钻孔施工、注浆施工、井圈加固进行施工,并对注浆施工过程中的注浆材料选择、注浆顺序及方法进行了确定。现场实践结果表明,注浆方法选择跳孔对称进行注浆,且由于注浆压力及注浆量的影响,注浆方式分为水泥注浆、化学注浆以及水泥-水玻璃相结合注浆方式,可以保证注浆过程的安全有效;采用“导水—塞缝—注浆”的总体治理方案能够有效封堵井壁淋水。该治理方案安全高效,对解决新安煤矿施工过程的井壁淋水现象以及降低矿井施工安全风险具有重要意义。

卸压套壁法加固井壁的力学机理与工程应用

简要分析了位于巨厚冲积层表土下,竖井破坏的特点及力学机理。根据井筒破坏的力学机理,设计制定了预防和加固竖井破坏的技术方案卸压套壁法,并通过其一工程施工实例说明该方案的施工特点、效果及适用情况。

龙固副井冻结凿井期外壁混凝土应变的实测研究

通过龙固副井冻结凿井期现场实测，获得了龙固副井外层井壁混凝土应变的变化规律．结合高强混凝土的极限压应变，分析了井壁结构的安全性．研究表明：外层井壁浇筑后，混凝土首先产生拉应变，而后随井壁温度下降而逐渐减小并转变为压应变．环向最大压应变一般为同一监测层位竖向、径向最大压应变的2～4倍．在龙固副井施工中，井壁环向最大压应变达2221με，约为极限压应变的76．6％，处于安全状态．

深立井井壁破裂的力学机理及破裂预测研究

分析了深立井井壁破裂的力学机理,研究了深立井井壁的应力分布规律在井壁破裂预测方面的具体运用,结合混凝土井壁的强度准则和矿区地下水下降的规律,建立了立井井壁破裂的预测理论。研究表明:立井井壁破裂的危险位置与发生破裂的具体时间与矿区地下水的沉降规律及季节的变化有密切的关系。最后通过对具体实例的分析,验证了上述理论的正确性和适用性。对工程现场及井壁设计均具有较大的指导意义。

竖井圆形冻结壁弹性设计理论的对比研究

对井筒冻结壁弹性设计理论的3个解析公式进行对比分析,用图解的方式展示出用叠加原理求解基于冻结壁和围岩相互作用的力学模型两种方法,揭示冻结壁外缘载荷随冻结壁厚度和刚度变化的规律。通过对用3种冻结壁厚度公式设计的差异性分析,说明采用重液公式确定拉梅公式中载荷的不合理性,提出基于太沙基有效应力原理的自重初始应力场计算方法。结合案例,比较3种解析公式得到的地层原岩水平载荷和冻结壁厚度的函数关系,用定义域和值域的数学原理研究各个冻结壁弹性设计公式的适用范围,阐释其工程实际意义,并就弹性设计的实用意义进行审慎性评述。

矩形SMW工法工作井土体反力计算方法的研究

对采用型钢水泥土复合挡土墙(Soil Mixing Wall,SMW)建造的矩形工作井在顶力反力作用下的受力机理进行分析,假定承载后背竖向土体反力呈拟正态分布、水平向土体反力呈均匀分布,求得后背土体所能承受的最大土体反力计算公式。考虑前壁土体达到主动状态,得到工作井最大土体反力和允许顶力的计算公式。算例分析表明:采用梯形分布计算得到的后背最大土体反力值要略大于文中方法计算结果;在黏性土中,文中方法采用水土合算计算得到的允许顶力值与实测值较吻合。

特厚冲积层冻结法凿井外层井壁受力实测研究

为解决济西生建煤矿主、副井筒特厚冲积层中冻结法凿井的技术难题 ,在施工过程中对外层井壁的内、外力进行了实时监测 ,获得了 4 0 0m以下深厚黏土层冻结压力的实测数据。通过实测信息反馈 。

矿山立井井壁防破裂措施的进一步研究

近年来,随着井筒穿越的表土层厚度的不断增大,冻结法施工的立井井壁的破裂问题再次成为我国及世界许多国家煤炭行业所面临的一大难以解决的课题,因在导致井壁破裂的主要因素问题上存在分歧,故该问题一直未能得到很好的解决。为此,该篇文章首先较为详尽地分析了导致井壁破裂的主要因素,并在此基础之上,提出了一系列即符合理论又切合实际的防破措施。防破裂措施所采用的基本原理是降低危险点主应力值、改善危险点的应力状态。本文的研究结果对防治井壁破裂有较大的参考作用。

高水压下基岩冻结壁设计方法

首先提出了高水压基岩冻结在冻结壁和井壁设计方面存在的问题;其次回顾了冻结法凿井中冻结壁厚度设计理论的发展,客观地揭示了井筒井壁内外分层的力学原因,以及基岩冻结壁设计方面所需考虑的基本问题;第三,探讨了包神公式设计冻结壁的载荷性质,及与冻结壁外缘载荷的关系,剖析了冻结壁与井筒的几何尺寸、刚度等因素对冻结壁外缘载荷的影响;第四,深入研究了采用拉麦和包神公式进行冻结壁弹性设计的力学条件;第五,定量分析了井筒冻结壁弹性设计的深度范围;最后探讨了冻结基岩许用强度、剪切模量之比等参数对设计冻结壁厚度的影响。

圆形竖井钢波纹板-模袋混凝土支护结构现场试验研究

为解决喷射混凝土工作环境差、能耗高以及施工中跑浆、漏浆等问题,提出钢波纹板结合模袋混凝土的新型支护方案。依托圆形竖井,采用倒挂井壁逆作施工法展开现场试验,分析灌注压力的变化规律及其影响。结果表明:(1)模袋混凝土可充填开挖面与钢波纹板之间的构造间隙及预留空间,与钢波纹板形成具有一定强度和刚度的组合结构,能够维持开挖面稳定、抵抗开挖面变形,施工工艺具有可行性;(2)根据现场监测结果可知,在混凝土灌注过程中,模袋内混凝土流动性良好,能充分填充模袋,注满后,灌注压力逐渐消散,且钢波纹板产生的环向应变很小,支护结构在工作状态下均匀受力;(3)试验选用的土工布均具有透气、透水、不透浆的特性,能有效解决喷射混凝土施工存在的跑浆、漏浆等问题,但材料特性和加工性能略有差异;(4)钢波纹板与模袋混凝土结合形成的新型支护结构,为隧道等地下工程支护技术提供了新思路,具有重要意义。

香山公司副立井变形预计及加固

由于改造后生产系统的需要,香山公司需要将新增设的副立井建在采空塌陷活动区.为确保香山公司副立井服务期间的稳定性,对导致塌陷区形成的3个工作面及其各自引起的井筒移动和变形进行了计算和分析,并提出有效的加固措施.采用基于随机介质理论的概率积分法计算各工作面对井筒所引起的采动影响.预计结果表明己16-17-16042工作面是其井壁破裂的主要因素,井壁破裂处围岩的特殊岩层结构是其直接诱因,其预计结果同井壁实际破裂位置和程度相符.井筒治理采用"锚杆金属网加槽钢"的联合支护加固技术,取得了理想的效果.

朱集矿主井井筒冻结壁厚度参数优化应用

冻结法施工技术在煤炭开采中应用极为广泛。有效的冻结壁参数设计不仅能够极大地减少施工量,加快施工进度,更能极大地降低施工成本。由于缺乏准确性,传统参数设计不能准确反应每段冻结壁的厚度。以朱集矿主井冻结壁设计为研究背景,运用权值分析法对冻结壁厚度参数进行优化。结果表明:优化后的参数更加科学、有效。

地铁竖井施工过程中周边环境响应分析

为明晰地铁竖井施工过程中周边场地的响应,减少地铁施工风险,以长春地铁1号线自由大路车站竖井工程为背景,采用有限元软件对竖井周围场地及邻近建筑物沉降进行数值模拟。探讨了倒挂井壁法竖井施工过程中周围场地地表变形特点和机理,分析了工程中隔离排桩的作用。研究表明:衬砌水平变形与井底隆起变形是竖井开挖引起周围地层变形移动的主要原因;设置的隔离排桩阻断了上部地基的变形传递,降低了竖井开挖施工对周边建筑物地基的累积沉降及差异沉降量的影响。最后,对隔离排桩桩长设置进行了探讨。研究成果对类似相关工程的设计与施工具有借鉴意义。

桩(墙)单位侧摩阻力与轴向应变关系的解析解及其应用

根据弹性力学原理,提出了模型筒桩(闭合墙)的简化力学模型。采用半逆解法先求出桩左右侧受均布摩阻力、桩顶受均布荷载两种情况下的应力分量,根据叠加原理得出桩两侧均受相同摩阻力、桩顶受均布荷载情况下的应力分量。据此推导了普通桩基的轴力和侧摩阻力计算式,分析结果表明,该计算式与传统计算方法是一致的。当桩壁两侧受不同大小的侧摩阻力、桩顶受均布荷载时,仍采用叠加原理求得各应力分量,进而求得桩表面处的轴向应变与单位侧摩阻力关系的解析解。通过矩形闭合墙基础模型试验实例,对该解析解的应用方法加以说明。该解析解的求出,为竖向载荷试验中模型筒桩(闭合墙)所量测的内外侧应变进行数据处理提供了理论依据,进而为基础-土相互作用研究提供了真实、准确的试验结果。