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地下水渗流对巷道围岩稳定性影响的理论解

岩石力学与工程学报 2004年第5期23卷 741-744页

作者：荣传新程桦安徽理工大学土木工程系

将巷道围岩视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用弹塑性损伤力学理论,导出了巷道围岩的应力分布规律以及巷道损伤区半径与孔隙水压力之间的关系;并根据极值点失稳理论,提出了巷道围岩稳定条件,给出了渗流作用下巷道围岩稳定的孔... 详细信息

将巷道围岩视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用弹塑性损伤力学理论,导出了巷道围岩的应力分布规律以及巷道损伤区半径与孔隙水压力之间的关系;并根据极值点失稳理论,提出了巷道围岩稳定条件,给出了渗流作用下巷道围岩稳定的孔隙水压力的临界值。当巷道围岩中的孔隙水压力接近临界值时,巷道围岩处于非稳定平衡态,此时如受到轻微的扰动,巷道围岩将因失稳而坍塌,从而发生突水事故。

关键词：地下水渗流巷道围岩稳定性孔隙水压力弹塑性

考虑与周围土体相互作用的非均质冻结壁力学特性分析

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煤炭学报 2017年第S2期42卷 354-361页

作者：王彬荣传新程桦安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

为了合理分析复杂地层冻结壁的受力特性,考虑由冻结温度场引起的冻结壁物理力学参数的不均匀性,根据冻结温度场的分布规律,将冻结壁视为材料性质随着半径呈抛物线变化的非均质材料,通过引入应力传递系数ξn来反映开挖卸载作用,建立了冻... 详细信息

为了合理分析复杂地层冻结壁的受力特性,考虑由冻结温度场引起的冻结壁物理力学参数的不均匀性,根据冻结温度场的分布规律,将冻结壁视为材料性质随着半径呈抛物线变化的非均质材料,通过引入应力传递系数ξn来反映开挖卸载作用,建立了冻结壁与周围土体相互作用的力学模型;根据该模型分别推导了冻结壁在弹性状态下、弹塑性状态下的应力解析解及其承受外荷载的计算公式。计算结果表明:考虑与周围土体相互作用的冻结壁比没有考虑相互作用的冻结壁承载力大;而非均质冻结壁的承载力较均质冻结壁偏小。实际上,冻结壁是一个与周围土体相互作用的非均匀体,因此,提出的考虑与周围土体相互作用的非均质冻结壁力学模型,符合实际工况,可为冻结壁设计提供借鉴。

关键词：冻结法凿井冻结壁周围土体相互作用非均质受力特性

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钻井井壁可缩性接头力学特性研究

煤炭学报 2003年第3期28卷 270-274页

作者：荣传新程桦姚直书安徽理工大学土木工程系合肥建筑工业学院安徽合肥230022

针对新型钻井井壁可缩性接头,分析了其变形规律和受力特征,即在竖向和水平荷载共同作用下,钻井井壁可缩接头在同一水平面上的竖向位移基本相同,而不发生翘曲现象;外箍弧板主要承受水平外荷载,内、外环形竖板对可缩接头承担竖向临界荷载... 详细信息

针对新型钻井井壁可缩性接头,分析了其变形规律和受力特征,即在竖向和水平荷载共同作用下,钻井井壁可缩接头在同一水平面上的竖向位移基本相同,而不发生翘曲现象;外箍弧板主要承受水平外荷载,内、外环形竖板对可缩接头承担竖向临界荷载起决定作用.设计计算可缩接头竖向临界值时,可不计外箍弧板的影响.

关键词：钻井井壁可缩性接头力学特性变形规律受力特征

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西部地区深基岩冻结井筒井壁结构设计与优化

煤炭学报 2010年第5期35卷 760-764页

作者：姚直书程桦荣传新安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

针对西部地区深基岩冻结井筒支护结构设计中出现的技术难题,通过室内冻胀试验结果表明:西部地区岩石冻胀性弱,冻结压力小,外壁设计主要应满足厚壁圆筒结构对厚度的要求。根据渗流场理论分析表明:在不进行壁后围岩注浆情况下,如果井壁基... 详细信息

针对西部地区深基岩冻结井筒支护结构设计中出现的技术难题,通过室内冻胀试验结果表明:西部地区岩石冻胀性弱,冻结压力小,外壁设计主要应满足厚壁圆筒结构对厚度的要求。根据渗流场理论分析表明:在不进行壁后围岩注浆情况下,如果井壁基本不渗水,井壁将承受全水压;如果井壁出现渗漏水,则井壁承受的水压将大大减小,水压力折减系数主要取决于围岩渗透系数与井壁混凝土渗透系数的比值关系。在进行壁后注浆条件下,注浆效果越好,围岩渗透性越小,在井壁渗透系数相同情况下,井壁承受的水压力将得到大大减小。并提出可采用内、外壁间提前注浆技术、对壁后围岩进行深孔注浆等井壁结构优化途径。

关键词：基岩冻结井筒井壁结构设计优化

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双层钢板高强混凝土复合井壁强度的数值模拟

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2004年第3期23卷 321-323页

作者：姚直书荣传新安徽理工大学土木工程系安徽淮南232001 中国科学技术大学力学系安徽合肥230026

针对巨野煤田深厚表土层支护,提出采用双层钢板高强混凝土钻井井壁结构。编制了适用于这种井壁结构分析的有限元程序,其计算值与试验结果吻合较好。并采用此程序进行了数值模拟分析,得到了双层钢板高强混凝土井壁结构强度的计算公式及... 详细信息

针对巨野煤田深厚表土层支护,提出采用双层钢板高强混凝土钻井井壁结构。编制了适用于这种井壁结构分析的有限元程序,其计算值与试验结果吻合较好。并采用此程序进行了数值模拟分析,得到了双层钢板高强混凝土井壁结构强度的计算公式及其各主要因素的影响大小,从而可为该种井壁结构的设计优化提供依据。

关键词：钢板高强混凝土复合井壁强度有限元法

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冻结井钢筋混凝土弧形板井壁力学特性研究

岩土力学 2006年第2期27卷 193-198页

作者：荣传新程桦安徽理工大学土木工程系

通过实验和有限元计算,对在均匀荷载作用下新型冻结井高强钢筋混凝土弧形板井壁的变形特性、混凝土和钢筋应力的分布规律、极限承载力及其压碎区的位置进行了分析。研究结果表明,弧形构件的径向变形较小,可通过选择合适的可缩接头材料... 详细信息

通过实验和有限元计算,对在均匀荷载作用下新型冻结井高强钢筋混凝土弧形板井壁的变形特性、混凝土和钢筋应力的分布规律、极限承载力及其压碎区的位置进行了分析。研究结果表明,弧形构件的径向变形较小,可通过选择合适的可缩接头材料使该井壁结构起到“先柔后刚”的作用;弧形构件的内排钢筋总是比外排钢筋先屈服,并且钢筋发生屈服时对应荷载值一般为该构件极限承载力的60%左右;构件的极限承载力随混凝土单轴抗压强度的增大而增大,混凝土的强度等级提高10MPa,其极限承载力提高1.26MPa;弧形构件的压碎区位于其端部附近,因此,在设计该种井壁结构时弧形构件的两端应该加强,可在弧形构件的两端采用钢纤维混凝土以提高整体结构的承载能力。

关键词：冻结井冲积层弧形板井壁力学特性 ANSYS 有限元

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钢纤维混凝土弧板井壁结构的力学特性

煤炭学报 2010年第1期35卷 46-50页

作者：蔡海兵姚直书荣传新安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

针对深厚表土层煤矿立井井筒支护难题，提出可适用于冻结井筒外层井壁的钢纤维混凝土预制弧板井壁结构。通过模型试验对该种井壁结构的力学特性进行了研究。结果表明：钢纤维可增强弧板井壁结构的韧性，井壁破坏前钢纤维混凝土环向峰值... 详细信息

针对深厚表土层煤矿立井井筒支护难题，提出可适用于冻结井筒外层井壁的钢纤维混凝土预制弧板井壁结构。通过模型试验对该种井壁结构的力学特性进行了研究。结果表明：钢纤维可增强弧板井壁结构的韧性，井壁破坏前钢纤维混凝土环向峰值应变达2200～2300με；钢纤维可改善井壁结构的变形和破坏特征，井壁破坏时的最大径向位移可达20mm以上。利用试验验证的有限元模型对钢纤维弧板井壁进行了极限承载力影响因素的分析，表明混凝土抗压强度与井壁厚径比是承载力的主要影响因素，而钢纤维掺入量对井壁承载力影响较小。最后建立了钢纤维混凝土孤板井壁的极限承载力经验公式。

关键词：钢纤维弧板井壁结构井筒支护有限元模型

定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解

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工程科学与技术 2022年第4期54卷 76-87页

作者：王彬荣传新程桦安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心安徽淮南232001 安徽理工大学安全科学与工程博士后科研流动站安徽淮南232001 中煤矿山建设集团有限责任公司博士后科研工作站安徽合肥230091

受水流对流传热及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的3管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进... 详细信息

受水流对流传热及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的3管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化;基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解,以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式;自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下3管冻结温度场演化规律的模型试验,对公式的合理性进行验证。结果表明:关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证;冻结帷幕的交圈时间及非对称系数随着流速的增加急剧增大;当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够对渗流场作用下人工冻结温度场进行较为准确的数学描述,为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。

关键词：人工地层冻结渗流冻结温度场解析解相似模型试验

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深厚冲积层冻结壁和井壁共同作用机理研究

工程力学 2009年第3期26卷 235-239页

作者：荣传新王秀喜程桦安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230027

该文基于粘弹性理论,建立了一个适用于深厚冲积层的考虑冻结壁与外层井壁以及周围土体共同作用的粘弹性计算模型,模型中同时考虑了冻结壁的蠕变变形。导出了作用于冻结壁上的外荷载表达式和冻结壁的应力分布规律以及作用于外层井壁上的... 详细信息

该文基于粘弹性理论,建立了一个适用于深厚冲积层的考虑冻结壁与外层井壁以及周围土体共同作用的粘弹性计算模型,模型中同时考虑了冻结壁的蠕变变形。导出了作用于冻结壁上的外荷载表达式和冻结壁的应力分布规律以及作用于外层井壁上的冻结压力解析式和井壁的应力分布规律。用该文提出的理论计算公式得到的外层井壁上的冻结压力随时间的变化与现场实测数据吻合良好,验证了该方法的合理性,可为冻结法凿井的外层井壁结构设计提供依据。

关键词：岩土力学深厚冲积层冻结壁井壁共同作用冻结压力