立井基岩段混凝土井壁温度应力分析.pdf
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1、第 1 5卷第 7期 2 0 0 6 年 7 月 中 国 矿 业 CHI NA M I NI NG M AGAZI NE Vo 1 1 5,No 7 J u l y 2 0 0 6 立 井基岩段 混凝 土井壁 温度应 力分析 陆 军 ( 淮 南市政 工程 总公 司 淮 南 2 3 2 0 0 1 ) 摘要 : 本文 的主要 目的是研究深立井混凝 土井壁 的温度应力 及温度应力对 井壁结构 优化设计 的重 要影响 。本文的研究从物理学 中的热 胀性 原理及 热传递 理论 人手 ,全 面考虑 了固体力学 中的热 弹性理 论 ,平面应变问题的求解方法 ,推论出 了求解温度应力的正确的解析公式 。所得
2、 结果不仅 可用于煤矿立 井井壁稳定性分析 ,对深立井井壁结构的优化设计 同时具有重要的参考价值 。 关键词 :立井混凝 土井壁基 岩段温度应力 中图分类号 :T D 2 6 5 文献标识码 : A 文章编号 :1 0 0 4 4 0 5 1( 2 0 0 6 )0 7 0 0 7 7 0 3 s I l a0 f 姗、 )I A I J 脚【瑚 L u J u n ( Hu a i n a n Mu n i c i p a l e n g i n e e r i n g Lt d Hu a i n a n 2 3 2 0 0 1 ) Ab s t r a c t :Th e ma i n p
3、 u r p o s e i s t o r e s e a r c h t e mp e r a t u r e s t r e s s o f t h e c o n c r e t e s h a f t i n r o c k p a r t o f d e e p s h a f t ,a n d t h e i mp o r t a n t i n f l u e n c e o f t h e t e mp e r a t u r e s t r e s s t o t h e o p t i mi z a t i o n d e s i g n o f s h a f t c
4、o n s t r u c t i o n I n t h i s p a p e r ,a u t h o r S r e s e a r c h s t a r t s f r o m t h e t h e r ma l e x p a n s i v i t y a n d t h e r ma l t r a n s mi s s i o n t h e o r y i n p h y s i c s ,t h e n u t i l i z e s t h e t h e r mo e l a s t i c t h e o r y i n me c h a n i c s o f
5、 e l a s t i c b o d i e s a n d t h e s o l u t i o n o f s t a t i c a l l y i n d e t e r mi n a t e s y s t e m i n me c h a n i c s o f ma t e r i a l s a s we l l a s t h e i n t e r a c t i o n p r i n c i p l e b e t we e n s o i l a n d e l a s t i c b o d y,f i n a l l y g e t s t h e c o
6、r r e c t t h e r ma l s t r e s s a n a l y s i s f o r mu l a e o f s h a f t - wa l 1 Th e r e s e a r c h r e s u l t i s n o t o n l y u s e d t o t h e s t a b i l i t y a n a l y z e s o f s h a f t i n mi n e ,b u t a l s o u s e d a s t h e r e f e r e n c e o f t h e o p t i mi z a t i o n
7、 d e s i g n o f s h a f t c o n s t r u c t i o n i n r o c k p a r t o f d e e p s h a f t Ke y wo r d s :S h a f t Co n c r e t e s h a f t wa l l Ro c k p a r t Te mp e r a t u r e s t r e s s 1 引言 近年来 ,随着我国千米深井 的不断出现 ,深部 围岩中井壁被压裂的现象时有发生 ,深立井井壁结 构的设计问题作为一个重要课题 ,已经现实的摆在 了我们的面前。长期以来 ,在基岩段井壁结构 的设 计
8、 中,一直将地压作为结构设计 的影响因素 ,实际 上是不完善的;对于煤矿的进风井 ,井壁的温度随 季节而变 ,因此 ,温度因素同样的应该考虑到井壁 结构的设计 中去 ;因此 ,将遗漏的因素补充入传统 的设计理论中 ,是 目前 十分 紧要 的一项研究工作。 本文的研究 ,正是基于这么一种状况展开的。 2 温 度应 力分 析 立井井壁中温度应力的产生,主要有两方面的 因素 :井筒内、外壁温差产生 的温度应力,温度升 高,井筒径向膨胀受阻产生的温度应力 。 收稿 日期 :2 0 0 6 一O 4 2 7 作者简介 :陆军 ( 1 9 6 4 一 ) 男 安徽淮 南人 安徽理 工大 学土 木工程专业毕
9、业 曾在 中国矿业等重点刊物发表论文多篇主 要研究 方向:立井井壁破裂预测及公路软基处 理现 为淮南市政工 程公 司总经理 2 1 井筒 内、外壁温差产生的温度应力 基岩段井筒和表土段井筒在该方面具有很大的 区别 ,表土段井筒在温度升高的情况下 ,会沿纵向 发生伸长 ,而基岩段井筒因与围岩之间较好的咬合 作用 ,因此外井壁不可能发生纵向的膨胀伸长,即 外井壁在温度的作用下沿纵 向的线应变应为零 。 该问题实际上属固体力学中的静不定问题,因 此可以采用静不定问题 中,温度应力问题特定的求 解 方法 来处 理 。 首先 ,根据温度应力场理论 ,可知井筒 内各 点 的温 度应 力应 为 : 一 U
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