盾构法深长煤矿斜井围岩蠕变对衬砌结构受力影响分析

摘要

近年来，随着经济建设的发展，煤矿开采深度逐渐向更深发展，直接导致煤矿开采巷道安全施工和长期使用的潜在威胁日趋严重。在较高的地应力下，围岩的蠕变可能会对煤矿斜井的长期使用安全性造成威胁。
　　本文依托于神华新街煤矿斜井工程，对盾构法深长斜井围岩蠕变对衬砌结构受力影响进行了研究，主要研究工作如下:
　　1．参考相似地层的蠕变试验曲线，拟合出了Burgers模型蠕变方程和隐式蠕变方程6的相关参数。建立了斜井围岩蠕变的地层—结构模型，对不同蠕变模型、不同结构—围岩接触面模拟方式和不同管片衬砌接头模拟方式进行了对比分析，得到了相对合理的蠕变模型和模拟方式。
　　2．基于斜井围岩蠕变的地层—结构模型，分析了自重应力场下盾构法深长煤矿斜井围岩蠕变对衬砌结构受力和变形的影响，得到了自重应力场下斜井衬砌内力和变形随时间的规律。
　　3．基于斜井围岩蠕变的地层—结构模型，分析了不同构造应力场下盾构法深长煤矿斜井围岩蠕变对衬砌结构受力和变形的影响，得到了不同构造应力场下斜井衬砌内力和变形随时间规律。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 围岩蠕变数值模拟进展

1．2．2 围岩蠕变试验研究进展

1．2．3 围岩蠕变特性研究进展

1．3 主要研究内容

1．4 依托工程

1．4．1 工程概况

1．4．2 自然条件

1．4．3 工程地质条件

第2章 围岩蠕变理论分析

2．1 围岩蠕变的概念与规律

2．1．1 围岩蠕变概念

2．1．2 围岩蠕变规律

2．2 经典蠕变本构模型

2．2．1 基本元件

2．2．2 经典蠕变本构模型

2．3 经典蠕变本构模型适用范围

2．4 本章小结

第3章 盾构法深长煤矿斜井围岩蠕变数值模型分析

3．1 数值模型

3．1．1 基本假设

3．1．2 模型建立

3．2 模型参数确定

3．2．1 管片衬砌和围岩参数

3．2．2 参考蠕变试验曲线

3．2．3 隐式蠕变方程6参数辨析

3．2．4 Burgers蠕变方程参数辨析

3．2．5 管片衬砌接头抗弯刚度

3．2．6 管片衬砌与围岩摩擦系数

3．3 两种蠕变模型对比分析

3．3．1 显式和隐式蠕变模型简介

3．3．2 Burgers模型实现方法简介

3．3．3 两种蠕变模型建模

3．3．4 数值计算结果对比分析

3．3．5 蠕变模型选取

3．4 两种接触面模拟方式对比分析

3．4．1 两种接触面模拟方式简介

3．4．2 接触面摩擦系数讨论

3．4．3 数值计算结果对比分析

3．4．4 接触面模拟方式选取

3．5 两种管片衬砌接头模拟方式对比分析

3．5．1 两种管片接头模拟方式简介

3．5．2 接头抗弯刚度对管片衬砌弯矩影响

3．5．3 数值计算结果对比分析

3．5．4 管片衬砌接头模拟方式选取

3．6 本章小结

第4章 围岩蠕变对斜井管片衬砌力学特性影响分析

4．1 自重应力场下斜井的力学特性

4．1．1 模型参数

4．1．2 模型建立

4．1．3 位移场和应力场特性

4．1．4 管片衬砌力学特性

4．2 不同构造应力场下斜井的力学特性

4．2．1 模型参数

4．2．2 模型建立

4．2．3 位移场和应力场特性

4．2．4 管片衬砌力学特性

4．3 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文科及参加科研情况