千米盲竖井注浆帷幕围岩塑性劣化特征研究_周禹良.pdf
《千米盲竖井注浆帷幕围岩塑性劣化特征研究_周禹良.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《千米盲竖井注浆帷幕围岩塑性劣化特征研究_周禹良.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第卷第期建井技术年月?试验研究?千米盲竖井注浆帷幕围岩塑性劣化特征研究周禹良”,贺文,向俊兴,杨雪(北 京中煤 矿山工程 有限公司,北 京 ;矿山深井建设技 术国家工程 研 究中心,北 京 ;中 国矿业大 学(北 京)力学与建 筑工程 学院,北 京 )摘要:为了研究凿井 开挖卸荷 对千米竖井注浆帷幕堵水性能的影响,采用理论 分析和数值 模拟 方法研究了竖井注浆帷幕围岩开挖卸荷塑性劣化特征。建立了轴对称荷载条件下 竖井注浆帷幕和外部 岩体的组合圆筒模型,采用厚壁圆筒理论对竖井注浆帷幕围岩进 行了弹塑性分析,推导了竖井注浆帷幕塑性劣化区半 径计算公式,得到了井筒开挖卸荷后注浆帷幕围岩二次应力分布特
2、征 和围岩响应曲线。以毛坪矿千米级盲竖井为案例,分析 得到开挖卸荷后,竖井注浆帷幕围岩塑性劣化区半 径为,峰值切向应力 为,最大应力集中系数为。结果表明:凿井 开挖卸荷会导致注浆帷幕产生较大的塑性劣化范围,明显减小有效堵水帷幕厚度,不 利于保证注浆帷幕堵水 效 果;竖井注浆帷幕围岩开挖卸荷塑性劣化半 径对 支护力敏感,增 加支护力可有效控制注浆帷幕围岩塑性劣化范围,建议在 凿井过程中及时支护,避免注浆帷幕围岩劣化范围继续扩大。论文研究成果可为千米竖井 井筒基岩含水层注浆堵水 提 供技术参考。关键词:深 部开采;千米盲竖井;水害防 治;注浆帷幕;开挖卸荷中 图分类 号:;文献标识码:文章编 号:
3、()卜 ,(,丄 ,?(:,丄 ,()丄 ,?():,?,收 稿日期 修回日期:丄责任编 辑:景 惧斌:丄丄 基金项目:国家自然 科 学基 金资助项目();天地科 技股份 有限公司科 技 创新创业资金专 项 资助项目()作者 简介:周禹良(),男,四川巴 中人,博士研 究生,助理研 究员。:引用格式:周禹良,贺文,向俊 兴,等千 米 盲竖井注 浆 帷 幕围岩塑性 劣 化 特 征 研 究建井技 术,():(),(丄):第期周禹 良,等:千米盲竖井注浆帷幕围岩塑性劣化 特征研究?):?:沿 ,?:;?;:?:;引言井筒水是深竖并建设中最为棘 手的难:趨之一,春象:生謂水畺就:大水淹弁饿,将截成大的
4、翁趣失?严重數响建井工龜。有 软封堵裏岩水長是保证弁筒安全快速掘砌的关健。目前预注浆技术是封堵井筒深部基岩含水的生荽工法?,注浆帷暮嚴利用窩压柱德充填地层导水適,道而形成的一种人改性的地质体看并开按前迕楽帷幕处初始应力警衡 状态,爵弁違成井筒开挖轮廓面岩径向力与检移约束卸除导骛注浆堵水 帷幕围岩变形破坏开挖卸荷将造成庚岩注浆帷幕 损伤劣化,导致井筒浆 帷 幕 隔 永 能力降低減羞丧失。因此,幵,展竖并往浆 帷幕 表奔挖卸荷为学特怔研食对井筒防治水尤为:讀要。宙于围爵幵挖卸荷力路径与常规连续加 载情况不闻;其力孝垧座湘破坏机理也存在较大垄异菌孙擎着对围恭开挖损伤盼髮育特征开展了大遽的研究?然指出
5、开挖扰动基卸荷的实质?但弁未对开挖卸椅软应进行探人分析内学者周小平等研究指出卸荷过程中产生的张裂致导致岩石破坏的主要原;爾黄:润 秋等进行了大理岩卸荷力学性能研究;?认为卸荷:連率和初續属压对看石张性;披具有较大黎响;卢;爾等将瘭破并挖视为态卸荷过趕,研究分析了隧道围岩瞬态卸荷机制,指出瞬态卸荷效应包括围岩卸荷振动和节理卸荷松动两个方面侯公羽售研制了小遒试件围?岩开挖卸荷模拟试验系统?分 别釆用有机玻 璃、石膏勒水泥砂浆制成羼鐵谭试并开屏了巷道厲岩卸荷效应研究,分析了不同鼠里不同卸速率影响下隱若变形破坏特征实现对小型巷道厲翁铽件开挖卸荷的真实模拟。近年来,我德山开舉深:度?齊:乘深部機愈力条件
6、下?开挖卸荷 对骚并主浆帷幕的掼伤破坏将更加明显。一旦开挖卸魯导致注衆帷幕的堵水性能失致,并猗突 氺后弟十分严踅?二狹:堵水难朦极大。固此,开挖卸荷对疆:注:朦帷幕堵水性能的影响是弁筒水害防治的 蠢:要墓础科?学:丨本文:攀用理论分折和数值樓拟方法、研究千米盲貧弈 架堵水帷幕的开楫卸荷效应,分 析了繫裝 帷蕞围岩虛力和变 形分亦特征?为法浆?治千米坚并井筒基:教求害提供技术参考。竖井注浆堵 水 帷 幕开挖卸荷 效应研究竖井法象堵水帷幕爾碧 办学聾异練帷斯挖卸荷力学分祈橇型如所氛竖?繼帷秦挖卸荷龙學翁模邀假设麗并性浆 帷幕为 圆筒形結构,建:惠轴对称条件下竖并隹浆堵水帷幕厲翁力孝模模型为组合圆筒
7、结构,沿 径佝 划分为同心圆环形的注浆堵水帷幕和外部:岩体弁貧开撞 半为鹫建井技术年 第卷井注浆帷幕 外径为;假设外 部岩体远场初始压力 为。,支护 力 为九,且均匀作用在竖井开挖轮廓周边上;凿井开挖将导致竖井注浆帷幕围岩劣化,设塑性劣化区半径为随 着半径的增大,围岩逐渐由塑性状态过渡到弹性状态。井 筒围岩由内至外可分为注浆帷幕塑性劣化区、注浆帷幕弹性区和外 部原岩区。基本方程模型为平面应变问题,可采用极坐标方法求解。距井 筒中心处围岩应力状态可由径向应力和切向应力确定,围岩径向位 移 采用表示。距井 筒中心处 微元体的平衡方程为式():几何方程为式():式中:为 塑性 应变;()()为剪胀角
8、,对于围岩质量较好的岩体,剪胀角,对于中等质量岩体,剪胀角,对于质量较差岩体,剪胀角。根据式()和式(),可得到式()的位 移相容性方程():()()式中:()由式()表:()()式中:、由式()表:()()?)()(),()(,式中:为径向应变;为切向应变。考虑 初始远场静水压力。,模型本构方程为式():()()()()(?汐)(汐)式中:为 泊松比;为 弹性模量。屈服准则弹性区 围岩应力 与位移分析外 部岩体弹性区对于外 部岩体弹性区(),设注浆帷幕外侧边界径向应力在远场压力作用下,围岩应力存在 式()和式()的弹性解:()()()户。户。()()竖井注浆帷幕围岩破坏 准则采用准则,其表达
9、式为式():()式中:(),()(),其中,和?)分别为黏聚力 和摩擦角。初始 外 部岩体的 围岩力学参 数采用下标?标识,如内聚力,内摩擦角,弹性模量,对应式()中的参 数为。注浆帷幕弹性区 围岩力学参 数采用下标标识,如、。,对应式()中的参 数为。塑性区 围岩总应变可以分成弹性 应变和 塑性应变,考虑与 塑性 应变 相比,弹性 应变 相对较 小。采用非关联 流动准则,得到围岩塑性 应变存在式()的关系:式中:为距井 筒中心的距离;为竖井注浆帷幕外边界的半径。将围岩应力 弹性解 代人式(),结 合 式()得到外 部岩体弹性区()位 移 表达式():)()式中:为外 部岩体弹性模量;为外 部
10、岩体泊松比;?为外 部岩体剪切模量。注浆帷幕弹性区设开挖卸荷后竖井注浆堵水帷幕围岩塑性劣化区边界径向应力 为),根据 厚壁圆筒理论,可得到式()、式()和式()注浆帷幕弹性,()区()围岩应力 和位 移弹性解:)()()厂)()()()()第期周禹 良,等:千米盲竖井注浆帷 幕围岩塑性劣化 特征研究();()()厂(厂生()()式中:注浆帷幕内岩体弹性模量;为注浆帷幕内岩体泊松比;)是塑性劣化区边界上的径向应力,与注浆帷幕 外 部弹性区作用在此边界上的径向应力相等。根据平衡方程和相容性条 件,在注浆帷幕弹性区与 和外 部原岩区交界面上(),式()与式()计算得到的 围岩径向位 移应相等。据此可
11、以得到式()注浆帷幕弹性区外边界与 和外 部原岩区交界面上径向应力():注浆帷幕塑性劣化区围岩应力对于竖井注浆帷幕塑性劣化区(,),将 式()代人式(),并 求 解导出的偏微分 方程,应用边界条 件,当,时,(,),。可得到采用破坏 准则时,竖井注浆帷幕围岩塑性劣化区径向应力()为式():(),)()(),()()()式中由式()表。()()()竖井注浆帷幕开挖卸荷塑性劣化区外 部为注浆帷幕弹性区,注浆帷幕弹性区与 塑性劣化区在交界面上相互作用。弹、塑性交界面半径为 塑性劣化区半径其上径向应力 为()。采用式()并 结 合 式(),可得到式()注浆帷幕开()挖卸荷塑性劣化区与 弹性区交界面()
12、上的注浆帷幕塑性劣化区 围岩应力 与位移分析切向应力:(?)()()()在竖井注浆帷幕弹性区与开挖卸荷塑性劣化区交界面上,()和()应满足破坏 准则。将 式()得到的切向应力代人破坏 准则式(),可得到注浆帷幕弹性区与开挖卸荷塑性劣化区交界面上的径向应力式():)()()(!)!()根据式()计算得到()后,代人式()或式(),可得到切向应力?()。然后通过式()计算得到径向位 移)。考虑径向应力在塑性劣化区和 弹性区交界面连续的条 件,通过式()得到塑性劣化区半径上的径向应力应与式()计算得到的值相等。由此得到塑性劣化区半径表达式为式():),()由于通过式()得到的塑性劣化半径上围岩径向应
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 千米 竖井 帷幕 围岩 塑性 特征 研究 周禹良
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。