深厚表土层冻结井筒高强钢筋混凝土内壁设计优化与实测分析

作     者：姚直书 赵丽霞 程桦 徐华生 YAO Zhishu;ZHAO Lixia;CHENG Hua;XU Huasheng

作者机构：安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 淮南矿业集团有限责任公司生产部安徽淮南232001 

基　　金：国家自然科学基金面上资助项目(51674006) 安徽省高校学科(专业)拔尖人才学术资助项目(gxbjZD09) 安徽省高校自然科学重点研究基金资助项目(KJ2018A0098) 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2019年第44卷第7期

页      码：2125-2132页

摘      要：针对深厚表土层冻结井筒内壁设计厚度较大问题,对高强钢筋混凝土内壁的受力机理、设计优化方法、现场实测结果进行了分析研究。首先,采用相似理论设计出模型井壁并进行加载试验,实测得到高强钢筋混凝土内壁的应力、变形和承载力,研究了该种井壁结构的受力机理,结果表明深厚表土层冻结井筒内壁属于深埋于地下的厚壁圆筒结构物,由于内表面的圆形结构特征,在侧向压力作用下,井壁结构中混凝土由外缘的三向受压过渡到内缘的二向受压应力状态,其混凝土抗压强度提高了1.592~1.765倍,井壁承载能力得到显著提高。建立了混凝土抗压强度提高系数试验值的计算公式,获得了高强钢筋混凝土内壁的应力特性和强度特征。然后,基于我国现行混凝土结构设计规范关于混凝土多轴强度验算要求,根据模型试验结果和内壁受力机理,提出了深厚表土层高强钢筋混凝土内壁设计优化方法,给出了混凝土抗压强度提高系数设计取值。并将设计优化方法应用于潘三煤矿新西风井冻结段内壁控制层位,井壁厚度由原设计的1150mm优化为900mm,厚度减薄达21.74%。最后,通过潘三煤矿新西风井工程现场实测表明,优化设计后的井壁结构中环向钢筋应力值为-125.8^-136.9MPa、竖向钢筋应力值为-39.5^-53.2MPa,远小于钢筋强度设计值300MPa,井壁中混凝土环向应变为-730×10-6^-790×10-6、竖向应变为-380×10-6^-390×10-6,远小于C70混凝土的极限压应变值,说明设计优化后的井壁结构不但经济合理,而且安全可靠。

主 题 词：冻结法凿井 内壁 高强钢筋混凝土 深厚表土层 抗压强度 

学科分类：081901[081901] 0808[工学-自动化类] 0819[工学-海洋工程类] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 0820[工学-航空航天类] 0817[工学-轻工类] 0818[工学-交通运输类] 0807[工学-电子信息类] 0815[工学-矿业类] 0827[工学-食品科学与工程类] 0813[工学-化工与制药类] 0802[工学-机械学] 0703[理学-化学类] 0814[工学-地质类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13225/j.cnki.jccs.2018.1143

馆 藏 号：203705977...