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热-流-固耦合作用下井壁-罐道结构协同变形研究
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作者 王福林 王肖珊 +3 位作者 丛宇 陈强 康方 张光明 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第12期115-128,共14页
针对热-流-固三相耦合作用下矿区井壁-罐道结构,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,创新性地提出用梁杆系结构“节点位移差”来表征罐道缝位移,系统分析温度与水头变化对结构协同变形的影响。结果表明:温度升高使井壁最大竖向压应力增... 针对热-流-固三相耦合作用下矿区井壁-罐道结构,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,创新性地提出用梁杆系结构“节点位移差”来表征罐道缝位移,系统分析温度与水头变化对结构协同变形的影响。结果表明:温度升高使井壁最大竖向压应力增长24.35%,罐道梁轴向压应力减小25.63%,导致罐道梁由向下弯曲转为向上弯曲,整体呈现热膨胀变化趋势;水头降低使井壁最大竖向应力约增加了5倍,罐道轴向压应力增幅为24.45%,井壁挤压变形引发罐道梁分层弯曲;6种工况下,温度升高与水头降低导致井壁竖向应力增幅为21.1%、20.9%、19.6和16.4%、14.2%,罐道轴向压应力随水头的降低而增大,温度升高则使井壁剪应变增幅略有减弱;靠近井壁测点3AA45罐道缝竖向位移受三相耦合影响最大。数学模型表明,疏水作用对罐道缝竖向位移的影响为温度作用的3.63倍。研究结果可为井壁-罐道结构的安全提供重要参考。 展开更多
关键词 井壁-罐道结构 三相耦合 罐道缝 水头 数值模拟
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崩落法与充填法采场邻近井筒的稳定性及其影响因素分析
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作者 李晓辉 丛宏章 +3 位作者 张庆嵩 张腾飞 龚永超 郭卓越 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第11期122-132,共11页
矿山井筒的稳定性对矿山开采过程中的安全至关重要。以某矿山崩落法采场与充填法采场邻近的1#竖井为研究对象,构建了包含有底柱崩落法、无底柱崩落法以及进路充填法3种采场的三维数值模型,分析了不同采矿方法开采扰动对井筒稳定性的影... 矿山井筒的稳定性对矿山开采过程中的安全至关重要。以某矿山崩落法采场与充填法采场邻近的1#竖井为研究对象,构建了包含有底柱崩落法、无底柱崩落法以及进路充填法3种采场的三维数值模型,分析了不同采矿方法开采扰动对井筒稳定性的影响。研究结果表明,引起井筒破坏的主要原因是该竖井穿过的岩体地质条件差和开采扰动的叠加效应;进路充填采矿法开采引起的扰动对井筒最大变形值的影响程度最大,其次为有底柱崩落法开采引起的扰动,无底柱崩落法开采引起的扰动的影响程度最小,特别是当崩落采场同时进行回采时,开采扰动效应的叠加对井筒的变形影响更加显著。在综合考虑该矿山的现有工程条件的基础上,针对标高+710 m至+830 m中段井筒附近矿体的开采过程中可能面临的井筒破坏风险,对1#竖井设计了帷幕注浆加固方案。该加固方案可保障1#竖井在后续回采过程中的安全。 展开更多
关键词 井筒稳定性 开采扰动 帷幕注浆加固 数值模拟
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煤矿矿井混凝土井壁腐蚀的调查与破坏机理 被引量:38
3
作者 刘娟红 卞立波 +3 位作者 何伟 纪洪广 周卫金 韩昌伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期528-533,共6页
为研究煤矿矿井混凝土井壁腐蚀破坏机理,结合黄淮地区井筒破裂实例,采用超声回弹法对井壁过水面、干湿交替面及未过水井壁混凝土进行腐蚀深度及回弹强度的检测,并通过SEM,EDS,XRD对不同深度被腐蚀的井壁混凝土进行微观分析,研究环境介... 为研究煤矿矿井混凝土井壁腐蚀破坏机理,结合黄淮地区井筒破裂实例,采用超声回弹法对井壁过水面、干湿交替面及未过水井壁混凝土进行腐蚀深度及回弹强度的检测,并通过SEM,EDS,XRD对不同深度被腐蚀的井壁混凝土进行微观分析,研究环境介质对水泥石中C-S-H凝胶结构的影响。结果表明:垂深304.8 m至马头门位置的井壁混凝土破坏严重,井壁混凝土的强度由原来的C30降低到10~15 MPa;马头门附近四含水过水面的井壁混凝土受到了溶解性腐蚀,水化产物Ca(OH)2,Aft等基本消耗殆尽,大部分C-S-H已被分解,其主要物相是Ca CO3以及少量的低碱度的水化硅酸钙凝胶;垂深346~430 m过水的井壁外附着黑色糜烂状沉积层,主要是水泥石中C-S-H凝胶碳化生成的无胶凝性的硅胶和结晶度较差的Ca CO3;地下水中的SO2-4和Na+对井壁混凝土的腐蚀主要是膨胀性的化学腐蚀,生成的钙矾石、石膏以及析出的芒硝、石盐结晶体,产生较大的膨胀压力,可导致井壁混凝土胀裂而成片剥落。 展开更多
关键词 井壁混凝土 溶解性腐蚀 碳化腐蚀 膨胀性腐蚀
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深部粘土高压K_0蠕变试验及其微观结构各向异性特点 被引量:27
4
作者 李文平 张志勇 +2 位作者 孙如华 王维理 李小琴 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1185-1190,共6页
为研究山东省巨野矿区埋深近700m的巨厚土层中煤矿立井水平地压大小计算方法,本文自行设计了最大固结压力可超过20MPa的高压K0蠕变试验系统。以取自巨野矿区埋深为300~600m的6组原状粘土样为例,进行了固结压力为6,8,10,12,14,16MPa下... 为研究山东省巨野矿区埋深近700m的巨厚土层中煤矿立井水平地压大小计算方法,本文自行设计了最大固结压力可超过20MPa的高压K0蠕变试验系统。以取自巨野矿区埋深为300~600m的6组原状粘土样为例,进行了固结压力为6,8,10,12,14,16MPa下的K0蠕变固结试验,得到了相应的K0值大小,分析了K0值随深度的变化规律。用扫描电镜图像分析,结合计算机影像分析技术,对同一粘土试样在不同高压固结荷载下K0蠕变稳定后的微观结构进行了分析,发现随着埋深加大,固结压力增加,粘土的微观结构各向异性越明显;并根据这一微结构性变化特点解释了深部粘土K0值宏观变化的本质。 展开更多
关键词 深部土 高压 k0试验 土微结构 各向异性
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深厚冲积层高强钢筋混凝土井壁力学特性研究 被引量:17
5
作者 荣传新 王秀喜 +1 位作者 程桦 姚直书 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期2841-2847,共7页
通过实验和理论计算,对在均匀荷载作用下高强钢筋混凝土井壁的力学特性进行分析。实验结果表明:高强钢筋混凝土井壁具有很高的承载力,影响其承载力的主要因素依次为混凝土的强度等级、厚径比和配筋率;在均匀外荷载作用下,混凝土强度提高... 通过实验和理论计算,对在均匀荷载作用下高强钢筋混凝土井壁的力学特性进行分析。实验结果表明:高强钢筋混凝土井壁具有很高的承载力,影响其承载力的主要因素依次为混凝土的强度等级、厚径比和配筋率;在均匀外荷载作用下,混凝土强度提高10MPa,井壁的极限承载力提高4MPa左右,配筋率对井壁的极限承载力影响很小;高强钢筋混凝土井壁结构破裂时,环向钢筋沿破坏面发生塑性弯曲,混凝土破坏面与最大主应力方向的夹角为25°~30°,属压剪破坏。理论分析时,采用线性软化本构模型以及符合混凝土强度特性的Mohr-Coulomb强度准则,推导出高强钢筋混凝土井壁极限承载力的理论计算公式,并且其计算结果得到实验验证。 展开更多
关键词 采矿工程 冻结井 深厚冲积层 高强钢筋混凝土井壁 极限承载力 强度准则 线性软化本构模型
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金属矿山底部结构巷道群开挖扰动稳定性分析 被引量:15
6
作者 徐文彬 宋卫东 +2 位作者 杜建华 梅林芳 刘博华 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第3期689-696,共8页
为了研究开挖顺序和布置形式对底部结构巷道群稳定性的影响,借用三维FLAC3D数值计算软件,结合大冶铁矿-180 m阶段底部出矿结构巷道群的工程实例,分析了交叉型巷道群围岩由于不同的开挖顺序而产生不同的应力状态、位移变形以及塑性屈服... 为了研究开挖顺序和布置形式对底部结构巷道群稳定性的影响,借用三维FLAC3D数值计算软件,结合大冶铁矿-180 m阶段底部出矿结构巷道群的工程实例,分析了交叉型巷道群围岩由于不同的开挖顺序而产生不同的应力状态、位移变形以及塑性屈服变化特征;对比了不同布置形式的底部结构在开挖影响下的稳定性.结果表明:交叉型巷道的应力、变形分布与开挖扰动的顺序和布置形式相关,开挖顺序和布置形式不同,巷道围岩的应力、位移变化程度有明显的差别;交替式开挖顺序对底部结构巷道群围岩的扰动程度最小;对称布置的底部结构在施工形成过程中表现的稳定性更高;依据上述研究结论,指导了大冶铁矿底部结构设计和施工顺序,同时对类似矿山具有借鉴意义. 展开更多
关键词 金属矿山 底部结构 巷道群 采矿 稳定性
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沿空留巷充填体的流变特性分析 被引量:26
7
作者 徐金海 付宝杰 周保精 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期585-589,共5页
将充填体视为黏弹塑性介质,利用最小势能原理,在分析充填体与顶板的相互关系以及充填体受力状况后,建立了考虑顶板刚度及充填体软化与流变特性的分析模型.结果表明:不考虑失稳的时间效应,充填体失稳发生的必要条件取决于充填体内部特性... 将充填体视为黏弹塑性介质,利用最小势能原理,在分析充填体与顶板的相互关系以及充填体受力状况后,建立了考虑顶板刚度及充填体软化与流变特性的分析模型.结果表明:不考虑失稳的时间效应,充填体失稳发生的必要条件取决于充填体内部特性,即几何尺寸、材料性质等;充填体发生流变后其稳定时间随黏滞系数增大而增大,随弹性模量和塑性区宽度的增加而减少.工程中充填材料配比m水泥∶m碎煤∶m水=1∶2.34∶0.81,实测最大载荷7.6 MPa,充填体稳定期为8个月,与理论预计值基本吻合. 展开更多
关键词 充填体稳定性 流变 最小势能原理 黏弹塑性
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附加力和温度共同作用下井壁附加应变变化规律 被引量:4
8
作者 荆留杰 王博 +2 位作者 商翔宇 胡坤 钟贵荣 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第3期17-19,共3页
以华东地区姚桥煤矿老矿主井井壁安全监测系统的实测资料为基础,通过对实测附加应变、井壁温度及地表沉降结果进行综合对比分析,结合井壁受力特点,得出井壁附加应变变化规律。井壁附加应变受竖直附加力和温度共同作用,在数值上表现出正... 以华东地区姚桥煤矿老矿主井井壁安全监测系统的实测资料为基础,通过对实测附加应变、井壁温度及地表沉降结果进行综合对比分析,结合井壁受力特点,得出井壁附加应变变化规律。井壁附加应变受竖直附加力和温度共同作用,在数值上表现出正弦波动并逐渐积累的态势,具有明显的周期性和可预见性。 展开更多
关键词 井壁 附加应变 竖直附加力 温度
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疏水沉降地层中井筒附加力理论分析 被引量:15
9
作者 苏骏 程桦 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期310-313,共4页
根据桩基理论 ,采用广义剪切位移法 ,考虑时间、土性及井深等因素 ,求解出疏水沉降地层中井筒附加力的理论解 ,得到疏水地层井筒附加力的大小和分布规律 。
关键词 广义剪切位移法 井筒 疏水地层 附加力 煤矿
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矿井冲击地压分类、机理和预测预报研究进展 被引量:9
10
作者 李文 纪洪广 魏小文 《中国矿业》 北大核心 2007年第4期86-88,共3页
本文综述了近几十年来矿井冲击地压的分类和发生机理理论的研究进展,对矿井冲击地压预测预报与防治方法做了简要说明,介绍了国内外学者在预测预报方面的先进经验,指出了矿井冲击地压今后的研究重点。
关键词 冲击地压 分类 机理 预测预报 研究进展
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深埋软岩巷道破坏机理与控制技术研究 被引量:6
11
作者 李向阳 韩立军 宗义江 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期21-25,共5页
基于闫布煤矿主下山巷道的地质条件和破坏特征,分析了巷道围岩变形破坏机理,提出了巷道围岩稳定性控制对策及支护备选方案。采用数值模拟方法对5种不同方案进行了优化选择和耦合设计,提出了由初次高性能锚网喷支护、二次注浆及底板锚注... 基于闫布煤矿主下山巷道的地质条件和破坏特征,分析了巷道围岩变形破坏机理,提出了巷道围岩稳定性控制对策及支护备选方案。采用数值模拟方法对5种不同方案进行了优化选择和耦合设计,提出了由初次高性能锚网喷支护、二次注浆及底板锚注支护形成的耦合支护方案,并给出了详细的技术参数。通过耦合支护进行修复加固,可实现与巷道围岩的共同承载,提高支护结构的整体性和承载能力。工程试验结果表明:该耦合支护技术有效地控制了巷道变形,技术经济效益十分显著,为矿井的安全高效生产创造了条件。 展开更多
关键词 深埋巷道 软岩 地应力 耦合支护 破坏机理
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软岩大断面硐室动态施工与耦合支护技术研究 被引量:7
12
作者 李向阳 韩立军 杨灵 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期18-23,共6页
基于软岩大断面硐室的地质条件和破坏特征,采用FLAC3D软件分析了硐室围岩力学形态变化特征与破坏机理,结合软岩大断面硐室稳定性控制理论,提出了由初次高性能锚网喷支护、二次注浆及底板锚注支护形成的耦合支护方案,并给出了详细的技术... 基于软岩大断面硐室的地质条件和破坏特征,采用FLAC3D软件分析了硐室围岩力学形态变化特征与破坏机理,结合软岩大断面硐室稳定性控制理论,提出了由初次高性能锚网喷支护、二次注浆及底板锚注支护形成的耦合支护方案,并给出了详细的技术参数。通过耦合支护技术,实现了硐室围岩的共同承载,提高了支护结构的整体性和承载能力。工程试验结果表明:该耦合支护技术有效地控制了硐室变形,满足了软岩地层条件下大断面硐室的支护要求,取得了较好的技术与经济效果。 展开更多
关键词 软岩 大断面硐室 动态施工 耦合支护
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岩盐溶腔顶板稳定性分析及其控制 被引量:11
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作者 刘保县 姜德义 刘新荣 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期133-135,共3页
岩盐水溶开采溶腔顶板稳定性及其控制的研究对保证卤井的安全生产和生产效益,对岩盐溶腔储备库的建造和使用都具有十分重要的意义.为此,分析了岩盐溶腔顶板动态平衡过程及失稳发展机制,并利用突变理论研究了岩盐溶腔顶板失稳机理,探讨... 岩盐水溶开采溶腔顶板稳定性及其控制的研究对保证卤井的安全生产和生产效益,对岩盐溶腔储备库的建造和使用都具有十分重要的意义.为此,分析了岩盐溶腔顶板动态平衡过程及失稳发展机制,并利用突变理论研究了岩盐溶腔顶板失稳机理,探讨了溶腔顶板稳定性的影响因素,从而为溶腔稳定性控制打下一定的理论基础. 展开更多
关键词 岩盐 顶板 稳定 控制
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会泽铅锌矿深部地应力分布规律的研究 被引量:4
14
作者 唐华瑞 郭闪闪 +2 位作者 韩灵杰 文磊 严庆文 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2016年第3期45-48,共4页
为了解云南会泽铅锌矿深部地应力的分布规律,在该矿区两个不同标高的中段布置6个测点进行了地应力测试。运用有限差分法软件FLAC3D进行数值模拟。结果表明:该矿区的地应力以水平构造应力为主导,最大主应力与水平夹角介于8.87°~28.7... 为了解云南会泽铅锌矿深部地应力的分布规律,在该矿区两个不同标高的中段布置6个测点进行了地应力测试。运用有限差分法软件FLAC3D进行数值模拟。结果表明:该矿区的地应力以水平构造应力为主导,最大主应力与水平夹角介于8.87°~28.70°之间,深部地应力方向大致呈NNW^NNE向;矿区原岩水平应力和垂直应力以及最大主应力均随着深度的增加而增大,弹性模量随深度增加减小;矿区的水平最大主应力与垂直应力之比(侧压系数)在0.652~2.974之间,最大水平主应力是最小水平主应力的1.402~6.898倍。矿区的地应力分布受到断层的影响,导致断层附近的应力明显下降。 展开更多
关键词 深井地应力 地应力测量 分布规律 FLAC3D数值模拟 会泽铅锌矿
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竖井开挖过程的FLAC^(3D)数值模拟 被引量:12
15
作者 姚亚辉 张玉洁 +1 位作者 万龙 于许兵 《金属矿山》 CAS 北大核心 2014年第5期60-63,共4页
针对山西某矿竖井开挖过程中的变形和破坏问题,以该矿竖井检查孔资料为地质背景,以地下300~400 m地层为研究对象,基于有限差分软件FLAC3D对竖井开挖过程进行了三维数值分析,分别计算出未开挖前和每步开挖3 m后的应力和位移状态,进行井... 针对山西某矿竖井开挖过程中的变形和破坏问题,以该矿竖井检查孔资料为地质背景,以地下300~400 m地层为研究对象,基于有限差分软件FLAC3D对竖井开挖过程进行了三维数值分析,分别计算出未开挖前和每步开挖3 m后的应力和位移状态,进行井筒侧壁和底部变形规律的研究。数值计算结果表明:该竖井在开挖过程中底鼓的竖直位移最大值出现在开挖深度约为60 m处的低强度砂质泥岩,竖直位移最大值为12.99 mm;竖井开挖过程中侧壁变形在泥岩段明显大于砂岩段,侧壁变形的最大位移出现在开挖深度24 m的泥岩处,水平位移最大值为2.48mm。在泥岩和砂岩接触部位易出现应力集中,建议在泥岩和砂岩分界处和泥岩段的井壁提高永久支护的强度。研究结果对该矿竖井的开挖具有较重要的参考价值。 展开更多
关键词 竖井开挖 三维数值模拟 应力 井筒变形
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坚硬顶板弱化技术综述 被引量:19
16
作者 刘洪伟 李君利 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2009年第2期50-51,共2页
针对坚硬顶板的特点,归纳总结前人控制该类顶板的工程实践经验和实验成果,提出了高压注水和预裂爆破两个弱化顶板的措施,可为具有该类顶板的矿井在顶板控制方面提供一定的参考和借鉴。
关键词 坚硬顶板 高压注水 预裂爆破 顶板监测
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考虑岩体中间主应力效应的竖井稳定性分析 被引量:15
17
作者 徐栓强 侯卫 《地下空间与工程学报》 CSCD 2007年第6期1168-1170,1181,共4页
采用统一强度理论对岩体中圆形竖井的稳定性进行了研究。导出了竖井稳定性的判据和极限深度的算式,利用所得的公式探讨了岩体的拉压强度差效应和中间主应力效应对竖井极限深度的影响。结果表明,当考虑岩体的拉压强度差效应和中间主应力... 采用统一强度理论对岩体中圆形竖井的稳定性进行了研究。导出了竖井稳定性的判据和极限深度的算式,利用所得的公式探讨了岩体的拉压强度差效应和中间主应力效应对竖井极限深度的影响。结果表明,当考虑岩体的拉压强度差效应和中间主应力效应时,竖井的极限深度将明显提高。 展开更多
关键词 岩石力学 稳定分析 极限深度 竖井 统一强度理论
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不均匀侧压力对井筒受力的影响分析 被引量:6
18
作者 郭力 齐善忠 杨超 《煤炭工程》 北大核心 2008年第11期64-67,共4页
立井井筒所受的水平侧压力沿井筒周边分布的不均匀性导致井筒井壁可能出现拉应力,这对混凝土井壁来说是很不利的,因而有必要求解分析井筒的受力状况。论文通过对井筒的弹性分析,判断不均匀受压下井壁的受压受拉状态,推导了井壁刚好不出... 立井井筒所受的水平侧压力沿井筒周边分布的不均匀性导致井筒井壁可能出现拉应力,这对混凝土井壁来说是很不利的,因而有必要求解分析井筒的受力状况。论文通过对井筒的弹性分析,判断不均匀受压下井壁的受压受拉状态,推导了井壁刚好不出现拉应力时井壁厚度的计算公式。 展开更多
关键词 不均匀侧压力 井筒 弹性力学 井壁 厚径比
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矿山井筒变形的数学模型及应用 被引量:9
19
作者 独知行 靳奉祥 吴庆忠 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期604-608,共5页
在对矿山井筒变形多次实际监测和理论分析的基础上 ,有针对性地提出了井筒变形的数学模型和变形模式分析方案 ,描述了井筒变形的 5个子模式数学模型 ,阐述了变形模型中的参数解算和模型中各影响因素的分析方法 ,并给出了应用实例。结果... 在对矿山井筒变形多次实际监测和理论分析的基础上 ,有针对性地提出了井筒变形的数学模型和变形模式分析方案 ,描述了井筒变形的 5个子模式数学模型 ,阐述了变形模型中的参数解算和模型中各影响因素的分析方法 ,并给出了应用实例。结果表明 ,该数学模型概括了井筒变形的具体特性 ,能够反映变形状态、影响因素及其影响程度。 展开更多
关键词 井筒变形 数学模型 多元统计分析
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煤矿长斜井井筒外荷载特征研究 被引量:3
20
作者 周檀君 周国庆 +2 位作者 王建州 张海洋 赵维生 《煤炭工程》 北大核心 2016年第3期77-80,共4页
采用地压平衡条件和应力坐标变换的方法,对煤矿长斜井井筒外荷载演化规律进行理论分析,建立了圆柱坐标系下的斜井井筒外荷载计算模型。斜井井筒受有径向荷载、环向和轴向剪切荷载等三类荷载。径向荷载、轴向剪切荷载对称于Y轴,环向剪切... 采用地压平衡条件和应力坐标变换的方法,对煤矿长斜井井筒外荷载演化规律进行理论分析,建立了圆柱坐标系下的斜井井筒外荷载计算模型。斜井井筒受有径向荷载、环向和轴向剪切荷载等三类荷载。径向荷载、轴向剪切荷载对称于Y轴,环向剪切荷载反对称于Y轴;三类荷载在井筒两帮均为最小,其中剪切荷载为零,径向荷载等于相应垂深立井井筒水平侧压力;在环向角45°和135°两个斜对称轴位置,环向剪切荷载达到最大;轴向剪切荷载以断面水平轴呈上、下反向分布,即水平轴以上方向向下、水平轴以下方向向上。在工程常见的倾斜角0°~30°范围内,外荷载随倾斜角几乎呈线性增加;井筒外半径b对荷载的影响较小,可以忽略。 展开更多
关键词 斜井井筒 外荷载 井壁应力分布 分布特征
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