特厚表土层冻结井筒外壁力学特性分析

摘要

在深厚表土层中新建立井井筒，冻结法是有效凿井方法之一。在冻结法凿井过程中，外层井壁的受力变形特性关系到井筒施工安全，为此，进行了特厚表土层冻结井筒外壁力学特性分析研究。
　　论文以淮南某矿回风井为工程背景，通过理论分析，模型试验，数值模拟相结合的方法对冻结井筒外壁在均匀荷载和不均匀荷载作用下的应力变形特性进行了研究。首先，通过理论分析得到了外层井壁在均匀冻结压力作用下和不均匀冻结压力作用下的力学特性;然后，通过相似模型试验，对外层井壁进行了均匀荷载，不均匀荷载系数为1.2和1.5情况下的加载试验，得到了外层井壁的应变和应力值，深入研究了外壁的力学特性，并得到在不均匀荷载系数为1.2情况下外层井壁的极限承载力;最后，通过对外层井壁的数值模拟，得到了外层井壁在均匀荷载和不均匀荷载系数为1.1、1.2、1.5情况下的应力值，获得了外壁的应力分布特性及其极限承载力，并与实验结果进行了对比分析。

目录

声明

摘要

1．1 概述

1．2 水平地压的研究历史和现状

1．2．1 水平均匀地压

1．2．2 不均匀水平地压

1．3 研究内容和方法

1．3．1 研究的主要内容

1．3．2 研究方法及技术路线

2 外层井壁受力机理

2．1 均匀冻结压力作用下的井壁受力

2．1．1 外层井壁受力概述

2．1．2 冻结压力

2．1．3 外壁混凝土内、外缘均匀荷载下应力状态

2．2 不均匀冻结压力作用下的井壁受力

2．2．1 不均匀冻结压力在井壁周围分布规律

2．2．2 井筒在不均匀荷载作用下的应力

3 外层井壁力学特性实验

3．1 相似理论与模型试验概述

3．2 井壁模型推导

3．3．1 冻结井壁结构设计理论

3．3．2 本课题外层井壁设计

3．3．3 外壁试验模型参数的确定

3．4 模型制作与测试元件的布置

3．5 加载过程

3．6 试验结果及其分析

3．6．1 井壁的变形特征

3．6．2 井壁的应力分析

3．6．3 井壁破坏特征与承载力分析

4 外壁模型结构数值模拟

4．1 数值模拟技术与分析元件概述

4．1．1 数值模拟技术概述

4．1．2 有限元法原理

4．2 ABAQUS分析软件的基本介绍

4．2．1 ABAQUS/CAE模块介绍

4．2．2 ABAQUS材料模型库例

4．2．3 钢筋混凝土材料的本构模型

4．2．4 单元选取及实常数的确定

4．3 数值模拟

4．3．1 计算模型

4．3．2 数值模拟的建立

4．3．3 施加荷载及计算结果

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果