新莊煤礦風(fēng)立井凍結(jié)壁巖石在凍結(jié)過(guò)程中的水熱力耦合研究.pdf

1、凍結(jié)法是有效穿越不穩(wěn)定巖土層的施工方法，但是對(duì)白堊系地層的巖石在凍結(jié)過(guò)程中的特性研究還不成熟，所以，開(kāi)展凍結(jié)壁巖石在凍結(jié)過(guò)程中的溫度場(chǎng)、水分場(chǎng)以及應(yīng)力場(chǎng)的研究，對(duì)白堊系地層巖石的物理力學(xué)特性研究和工程應(yīng)用都具有重要的意義。
　　本文以新莊煤礦風(fēng)立井的凍結(jié)工程為背景，在理論上對(duì)凍結(jié)壁的溫度場(chǎng)、水分場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析。論述了溫度場(chǎng)的基本概念和影響因素、水分遷移的原理和驅(qū)動(dòng)力以及應(yīng)力場(chǎng)的相關(guān)概念，并且討論了巖石的物質(zhì)組成、水分、溫度、應(yīng)

2、力之間的相互作用機(jī)理。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，得到了凍結(jié)壁形成過(guò)程中測(cè)溫孔的溫度變化規(guī)律、外井壁混凝土水化熱對(duì)凍結(jié)壁溫度場(chǎng)的影響以及凍結(jié)壓力的變化規(guī)律。
　　采用有限元軟件ANSYS，對(duì)凍結(jié)壁的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬，得到了凍結(jié)壁溫度、應(yīng)力分布規(guī)律，以及水化熱對(duì)凍結(jié)壁溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。對(duì)比分析實(shí)測(cè)和模擬數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：凍結(jié)壁溫度場(chǎng)的變化可以分為初始凍結(jié)階段、積極凍結(jié)階段、維護(hù)凍結(jié)階段；混凝土水化熱對(duì)凍結(jié)壁的影響深度在1.5米以內(nèi)；粗粒砂巖的熱傳