基于三参数强度准则的高强混凝土井壁力学特性研究

摘要

因煤矿浅部煤炭资源的日益枯竭，煤炭开发已逐渐转向深部资源，新井建设时煤矿立井井筒需要穿过的冲积层越来越厚，为了抵抗作用在井壁上的强大水土压力，必须采用高强混凝土井壁结构。
　　为了分析高强混凝土井壁的力学特性，本文采用更加符合混凝土力学特性的三参数强度准则作为理论依据，通过理论分析的推导和模型实验的验证，对高强混凝土井壁结构的力学特性进行了系统的分析。推导出了高强混凝土立井井壁极限承载力理论解，以及弹性区和塑性区应力与半径和荷载之间的解析表达式，且计算结果得到了模型实验的验证。
　　在考虑渗流作用时，基于流固耦合机理对高强混凝土井壁结构进行了力学性能分析。计算结果表明:井壁所能承受的极限水压力P0随混凝土的孔隙率β增加而逐渐减小，当β=0.2时，井壁的环向压应力σθ是混凝土单轴抗压强度的2.4倍左右;而不考虑渗流作用时，井壁的极限承载力最大，井壁的环向压应力σθ是混凝土立方体单轴抗压强度的2.7倍左右，故渗流作用对井壁应力分布影响很大。
　　由此表明三参数强度准则在用于高强混凝土井壁力学特性分析是可行的，从而为高强混凝土井壁结构的设计计算提供了一定的理论参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概述

1．1．1 国内发展概述

1．1．2 国外发展概述

1．2 课题提出的意义和目的

1．3 国内外高强混凝土的研究概况

1．3．1 高强混凝土的特点

1．3．2 高强混凝土的发展概述

1．4 三参数强度准则在高强混凝土中的应用

1．5 研究的技术路线

2 基于三参数强度准则的高强混凝土井壁力学特性分析

2．1 混凝土的强度理论研究

2．2 混凝土三参数强度准则

2．3 高强混凝土井壁结构力学特性分析

2．3．1 三参数准则应用于井壁极限承载力分析中的公式推导

2．3．2 理论计算与模型实验结果对比分析

2．3．3 井壁极限承载力分析

2．4 井壁应力分析

2．5 小结

3．基于三参数强度准则的煤矿立井井壁流固耦合理论分析

3．1 三参数准则下混凝土井壁渗流作用分析

3．1．1 井壁混凝土流固耦合理论

3．1．2 立井井壁结构的渗流场分析

3．1．3 基本方程和边界条件

3．1．4 混凝土井壁弹性区应力表达式的推导

3．1．5 混凝土井壁塑性区应力

3．1．6 弹性区和塑性区交界处

3．2 地下水的渗流作用对井壁的极限承载力影响分析

3．3 井壁应力与地下水压力之间的关系

3．4 小结

4 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果