富水巖層中新型單層凍結井壁關鍵施工技術與工藝研究.pdf

1、西部深厚富水巖層中,如何防止井壁在孔(裂)隙水壓作用下與圍巖相互剝離,避免100％井壁外表面受100％地下水靜水壓作用,事前如何預防井壁滲漏水通道的產生,事后如何封堵已經出現的滲漏水通道,是新型單層凍結井壁施工過程中急待研究并解決的關鍵技術與工藝!
　　論文首先采用數值計算的研究方法,討論了因掘砌施工導致的徑向相互作用力fa的變化規(guī)律,計算結果表明:1)fa可表示為井筒埋深H的函數(fa=KfH);2)凍結壁內緣徑向卸載率η的常見

2、值為0.403～0.911。
　　基于軸對稱平面應變模型,對新型單層凍結井壁進行應力分析,得到了鑿井期井壁的應力與位移解析解。通過對總徑向相互作用力xf變化規(guī)律的研究,提出了避免凍結壁解凍后井壁、基巖界面相互剝離的技術措施。
　　針對新型單層凍結井壁可能存在的3個漏水通道,論文首先闡述了鑿井期井壁裂紋(縫)產生的機理。爾后,綜合采用數值計算與現場實測的研究方法,詳細討論了基巖段新型單層凍結井壁防凍害、防裂以及接茬注漿等關鍵技

3、術,研究成果表明:1)當凍結管至井幫距離Df≥3m、井幫溫度tb≥-5℃時,可確保井壁全斷面正溫養(yǎng)護時間≥26.7d;2)當混凝土后期趨于穩(wěn)定的膨脹應變t?不小于300με,28d膨脹應變不小于50％t?(即150με)時,可避免井壁產生環(huán)向、豎向溫度裂紋(縫);3)豎筋預緊力設計值可取為20kN,預緊工序應在混凝土澆筑至施工段高1/2之前完成;4)徑向相互作用力fa對抑制井壁溫度拉應力,效果較為顯著;5)建議采用“下行式集中注漿”的方

4、法進行接茬預注漿,注漿壓力宜取為1倍靜水壓;6)若接茬持續(xù)3min不滲漏且注漿壓力不下降,可認為注漿效果良好。
　　以鄂爾多斯市呼吉爾特礦區(qū)葫蘆素副立井為工程背景開展實測研究,實測成果表明:1)基巖凍結壓力主要受原巖富水條件、強度等因素影響,與井筒埋深H無直接關系;2)基巖凍結壓力極值Pmax僅約1.08～1.74MPa,遠小于按實測井筒埋深H換算的靜水壓力值P0,更遠小于特厚沖積表土中的凍結壓力上限值Pω;3)鑿井期豎筋、環(huán)筋應

5、力的絕對值最大不超過70.8MPa和101.0MPa,僅接近井壁配筋HRB335強度設計值300MPa的1/3,故新型單層井壁配筋于鑿井期具有足夠的安全儲備;4)實測層位F1～F3混凝土壓應變極值均出現在井壁環(huán)向,且僅達到各層位混凝土極限壓應變估算值εmax的25.7％、19.2％和19.0％,故鑿井期新型單層井壁的混凝土壓應變亦處于安全范圍。
　　最后,論文對基巖段新型單層凍結井壁的關鍵施工技術與工藝進行了總結,研究成果可為現場