基于流固耦合的降水與井筒變形關(guān)系研究.pdf

1、在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，井壁的破裂給礦井的安全生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。研究表明，深厚表土層底部含水層在采礦活動(dòng)或人為疏水過(guò)程中產(chǎn)生水位下降是導(dǎo)致井壁破裂的主要原因。為了預(yù)防及治理井壁破裂的發(fā)生，本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、理論分析和數(shù)值計(jì)算，以桃園煤礦副井為研究對(duì)象，對(duì)底部含水層水位下降與的地表沉降及井筒變形之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。
　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，獲得了井筒壓縮變形及地面沉降的規(guī)律。在監(jiān)測(cè)期間，井筒壓縮變形幾乎不隨時(shí)間產(chǎn)生波動(dòng)，總體上呈現(xiàn)出線(xiàn)性

2、變化的規(guī)律，井壁混凝土平均壓縮量增速約為0.942mm/y。井筒地面沉降累計(jì)沉降量為5-6mm，沉降量隨時(shí)間呈線(xiàn)性增加，平均沉降增加速率為2.095mm/y，地面沉降量大于井壁的豎向壓縮量。
　　通過(guò)理論分析，對(duì)鄧肯-張模型進(jìn)行修正，得出適合深部土層的鄧肯-張模型，并通過(guò)二次開(kāi)發(fā)嵌入到大型有限元軟件Abaqus中，以便進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。
　　基于流固耦合理論，采用Abaqus模擬第四層含水層水位下降對(duì)地面沉降及井筒變形的影響

3、。發(fā)現(xiàn)第四含水層水位的下降導(dǎo)致井筒周?chē)馏w整體下沉，且主要是由于第四含水層壓縮以及第四含水層上部的第三隔水層部分壓縮導(dǎo)致土體整體下沉?？偟恼w沉降量5.348cm，其中第四含水層的壓縮量為4.62cm，達(dá)到總沉降量的86.39％。第三隔水層的壓縮量為0.532cm，約為總沉降量的10％;在靠近井筒周?chē)耐馏w由于受到井筒的摩擦力，沉降量小于遠(yuǎn)離井筒的土體的沉降量，約為土體沉降量的19.5％。同時(shí)，井筒受到周?chē)馏w產(chǎn)生負(fù)摩阻力，井筒發(fā)生壓縮