煤礦斜井管片襯砌接頭力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著煤炭資源的深部開采，采用斜井方式建設(shè)運(yùn)輸通道的方式被廣泛運(yùn)用。相比于傳統(tǒng)的礦山法修建煤礦斜井，盾構(gòu)/TBM工法安全程度高，施工速度快，采用盾構(gòu)/TBM工法修建煤礦長距離斜井已成為當(dāng)前煤炭資源開發(fā)的重要課題。
　　本文依托神東補(bǔ)連塔煤礦斜井工程，針對煤礦斜井管片襯砌接頭力學(xué)性能開展研究，主要的研究工作及成果如下:
　　1.制作了兩組管片接頭構(gòu)件并布置了傳感器，對盾構(gòu)管片接頭分別進(jìn)行了正彎矩加載試驗(yàn)與負(fù)彎矩加載試驗(yàn)。探明了不

2、同軸力作用下，彎矩對管片接頭張開量、轉(zhuǎn)角以及接縫附近各表面混凝土應(yīng)變的影響規(guī)律。試驗(yàn)還對管片接頭進(jìn)行了破壞試驗(yàn)，得到了在大軸力作用時，管片接頭受彎破壞特點(diǎn)，其破壞特性表現(xiàn)為混凝土首先壓碎破壞，螺栓變形量較小。
　　2.以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換，研究了不同軸力下，管片接頭抗彎剛度隨彎矩變化規(guī)律，并給出了不同軸力下抗彎剛度的取值范圍。同時采用有限元軟件，建立了三維有限元模型，研究了不同軸力作用下，管片接頭轉(zhuǎn)角隨彎矩變化關(guān)系，接頭

3、抗彎剛度隨彎矩變化關(guān)系，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析，研究結(jié)果表明，有限元計算得到的抗彎剛度值小于試驗(yàn)結(jié)果。
　　3.根據(jù)試驗(yàn)研究得到的管片接頭抗彎剛度值，提出了基于接頭抗彎剛度迭代的梁-彈簧模型。研究了接頭抗彎剛度對管片襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移的影響規(guī)律，接頭抗彎剛度增加，襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力增大，位移減小。同時對比分析不同荷載組合下梁-彈簧模型與勻質(zhì)圓環(huán)模型計算結(jié)果的差異，梁-彈簧模型計算結(jié)果相對于勻質(zhì)圓環(huán)計算結(jié)果，彎矩較小，剪力、軸力、位移