斜井表土段凍結(jié)井壁受力規(guī)律與設(shè)計(jì)理論研究.pdf

1、本研究綜合采用理論分析、數(shù)值計(jì)算與模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了凍結(jié)法鑿井過(guò)程中斜井表土段凍結(jié)井壁的受力規(guī)律，并提出了井壁的設(shè)計(jì)理論與方法。首先，按照力的平衡原理將初始地應(yīng)力分解為等效水壓力和等效骨架壓力，根據(jù)水壓力、骨架壓力的不同特性并考慮開(kāi)挖卸載作用，分別建立了初始水壓力場(chǎng)、初始骨架壓力場(chǎng)各自單獨(dú)作用下斜井圓形井壁—凍結(jié)壁—未凍結(jié)地層間的相互作用模型，導(dǎo)出了凍結(jié)壁解凍前、后井壁、凍結(jié)壁與未凍地層的應(yīng)力、位移解析解。分析得到了凍結(jié)、掘砌

2、、解凍不同施工階段，不同水、土荷載的分、合算模式，不同參數(shù)取值等等，對(duì)斜井圓形井壁受力的影響規(guī)律。構(gòu)建了基于地層—結(jié)構(gòu)法的斜井圓形凍結(jié)井壁的設(shè)計(jì)理論與方法，給出了按混凝土多軸強(qiáng)度準(zhǔn)則推得的井壁厚度計(jì)算公式，并建議在圓形井壁設(shè)計(jì)中應(yīng)采用地層—結(jié)構(gòu)法與水土分算法。其次，研究提出了一種高精度、易實(shí)施的初始地應(yīng)力場(chǎng)模擬方法，建立了符合實(shí)際施工過(guò)程的斜井凍結(jié)法鑿井有限元計(jì)算模型；通過(guò)數(shù)值計(jì)算，首次獲得了凍結(jié)壁解凍前后帶仰拱的直墻半圓拱形斜井井壁的

3、受力與變形規(guī)律，并理清了各因素對(duì)井壁受力的影響。研究表明：解凍過(guò)程中，井壁受力增大；一般情況下，頂拱的拉、壓控制點(diǎn)分別為頂拱內(nèi)緣中心點(diǎn)和頂拱內(nèi)緣與邊墻的交點(diǎn)，仰拱的拉、壓控制點(diǎn)分別為仰拱內(nèi)、外緣中心點(diǎn)。再次，建成了能實(shí)現(xiàn)三向不均等地壓與孔隙水壓聯(lián)合加載、能模擬斜井凍結(jié)與解凍過(guò)程的斜井模擬試驗(yàn)臺(tái)，利用該試驗(yàn)臺(tái)分別進(jìn)行了斜井井壁的靜水壓力試驗(yàn)、不同荷載組合下的地壓試驗(yàn)、地壓—孔隙水壓聯(lián)合加載試驗(yàn)以及凍結(jié)壁解凍試驗(yàn)，獲得了不同荷載下井壁的變形