深凍結(jié)井壁混凝土溫度裂紋產(chǎn)生機(jī)理及其抗?jié)B性試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著煤炭生產(chǎn)礦井淺部資源漸趨枯竭，為了確保礦井可持續(xù)發(fā)展，兩淮礦區(qū)多數(shù)礦井需要實(shí)施安全改擴(kuò)建工程、新建深立井井筒。這些新建井筒具有井筒深、直徑大、穿過(guò)深厚沖積層含水豐富。當(dāng)采用凍結(jié)法鑿井時(shí)，設(shè)計(jì)的井壁厚度大、混凝土強(qiáng)度高，混凝土水化熱大，在內(nèi)、外大溫差和約束作用下，井壁混凝土極易產(chǎn)生溫度裂紋，從而給井筒的安全使用帶來(lái)威脅。據(jù)此，為解決深凍結(jié)井筒的滲漏水難題，本論文采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、理論分析和模擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)深凍結(jié)井壁混凝土溫

2、度裂紋產(chǎn)生機(jī)理及其抗?jié)B性進(jìn)行研究，為井筒的防治水工作提供基礎(chǔ)。
　　首先，以顧橋煤礦東回風(fēng)井為工程背景，選取監(jiān)測(cè)水平，對(duì)凍結(jié)段外層井壁的受力、變形和溫度進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)工作，結(jié)果表明，豎向鋼筋應(yīng)力和混凝土豎向應(yīng)變受拉嚴(yán)重，井壁極易產(chǎn)生環(huán)向溫度裂紋。然后，根據(jù)彈性力學(xué)和熱力學(xué)原理，對(duì)凍結(jié)井壁在約束條件下的溫度應(yīng)力進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了溫度應(yīng)力公式，分析了在凍結(jié)法鑿井過(guò)程中并壁混凝土溫度裂紋產(chǎn)生機(jī)理，并指出該裂紋對(duì)凍結(jié)并壁防治水工作十分不利

3、。最后，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)凍結(jié)井壁混凝土溫度裂紋抗?jié)B特性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)分為二個(gè)部分:(1)制作含有模擬溫度裂紋的標(biāo)準(zhǔn)抗?jié)B試件，進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，抗?jié)B特性主要取決于裂紋性質(zhì)，與混凝土強(qiáng)度關(guān)系不大，貫通裂紋對(duì)井壁抗?jié)B影響極大;(2)制作含有模擬溫度裂紋的圓柱體試件，通過(guò)三軸滲透性試驗(yàn)分析了水壓和圍壓對(duì)裂紋滲透性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)控制軸壓和圍壓一定時(shí)，混凝土裂紋的滲流速度隨水壓的增大而逐漸增大。而控制水壓和軸壓一定時(shí)，混凝土裂紋