国家自然科学基金(41272340)
- 作品数：20 被引量：172H指数：9
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- 相关机构：西安科技大学中煤科工集团西安研究院有限公司中国矿业大学（北京）更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金教育部“新世纪优秀人才支持计划”更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学天文地球更多>>
- 宁正煤田白垩系岩层冻结温度场实测与数值分析被引量：9
- 2014年
- 宁正煤田煤层上覆巨厚白垩系富水岩层,井筒多采用冻结法施工。由于对该岩层冻结温度场扩展特性以及冻结壁受水化热影响范围等缺乏研究,导致冻结设计不合理、冻结壁交圈时间预判不准确等问题。针对上述问题,以宁正煤田新庄煤矿风井为背景,通过现场实测和数值模拟,对该矿井白垩系砂岩地层冻结温度场扩展特性、外井壁混凝土水化热对冻结壁的影响开展了研究。实测结果表明：砂岩地层冻结初期温度快速下降,平均降温速率达0.23℃/d,冻结锋面的发展速率达21.08 mm/d;混凝土水化热对冻结壁温度场的影响大,冻结壁的融化深度范围为440～480mm,距离外井壁50 mm的3#测点温度升高了33.6℃,平均升温速率达到了2.6℃/d。通过对数值模拟与实测结果比较发现：砂岩地层冻结壁扩展速度、井帮温度等参数值基本一致,能很好地预测冻结壁温度场变化规律。
- 奚家米李庆平孙永岗屈永龙李博融
- 关键词：冻结壁水化热
- 白垩系地层煤矿立井冻结压力实测研究被引量：2
- 2014年
- 在西部白垩系地层煤矿立井冻结法凿井施工过程中,通过分析两个代表性水平层位冻结压力的现场监测数据,得到了冻结凿井期间外壁受冻结压力变化的基本规律。研究表明：白垩系软岩层冻结压力9d内急剧增长,达1.108-1.714MPa,最大值达1.126-1.867MPa,就作用在井壁上的冻结压力发展趋势而言,表现出明显的阶段性特征,即快速增长、均匀增长和稳定阶段。此外,通过对两个水平同一深度处冻结压力平均值随深度变化曲线进行拟合,得到风井平均冻结压力随深度的变化规律,进而确定了冻结压力上限值,为保证冻结凿井施工的安全进行提供了理论依据。
- 李博融杨更社奚家米陈新年屈永龙
- 关键词：冻结壁
- 西部白垩系富水基岩立井冻结压力实测研究被引量：17
- 2014年
- 为了解决我国西部白垩系富水基岩冻结法凿井的技术难题,采用振弦式传感器对甘肃某矿风立井基岩冻结压力及界面温度进行实测分析,研究了凿井期白垩系基岩冻结压力的变化规律、成因及不均匀性等。结果表明：凿井期间冻结压力分为快速上升、急速增长、缓慢升高、趋于稳定4个阶段;在同一水平其具有明显的不均匀性,且影响因素较多;其最终稳定值达1.708~2.047MPa,小于西部基岩同深度最大理论经验值,也小于东部冲积层冻结压力上限值pω;两壁界面温度急速上升后快速降低,30 h内各点达最高温42.4~59.4℃,同一点处前后降温差高达51.86~71.3℃,极不利于冻结壁和井壁的安全稳定;沿用东部的设计方法和经验,导致井壁过厚,易因温度应力产生环向裂隙,故西部煤矿立井井壁结构设计和施工仍存在可优化空间。
- 杨更社屈永龙奚家米陈新年李博融
- 关键词：冻结法
- 白垩系地层煤矿立井冻结壁的力学特性及温度场研究被引量：19
- 2014年
- 为解决人工冻结技术在西部井筒穿越白垩系富水地层的技术难题，以甘肃新庄矿风立井冻结工程为背景，通过室内物理力学试验、现场实测及有限元数值模拟，对冻结状态下白垩系地层岩石的热物性及力学特性进行研究，探讨凿井期冻结壁的受力机制，重点分析白垩系冻结壁的冻结压力变化规律和成因，对比测温孔与冻结壁径向温度的实测与模拟结果，拟合得出冻结壁受混凝土水化热的影响范围为440～480 mm。研究结果为丰富我国岩石力学的基础理论研究起到积极作用，也可对西部冻结法凿井的优化设计和安全稳定性研究提供依据。
- 杨更社屈永龙奚家米
- 关键词：采矿工程温度场
- 混凝土水化热对白垩系地层井壁与冻结壁温度影响的实测研究被引量：3
- 2015年
- 在西部白垩系地层煤矿立井冻结法凿井施工过程中,通过分析2个代表性水平层位温度的现场监测数据,得到了冻结凿井期间外壁及冻结壁温度变化的基本规律。研究表明:外壁浇筑后即出现温度迅速增长阶段,两监测层位在1.5 d内温度上升幅度最大可达68.4℃,且粗粒砂岩受水化热影响的温度上升速率大于细粒砂岩;大量水化热使两监测水平保持了较长的正温养护时间,对外壁混凝土早期强度增长有利;同时,释放的水化热使冻结壁出现大范围升温以至局部融化(融化深度达305 mm),对冻结壁的强度造成不利影响。通过分析和探讨水化热对井壁及冻结壁的影响规律,对西部白垩系地层井筒冻结工法设计与施工具有重要意义。
- 李博融奚家米杨更社陈新年屈永龙
- 关键词：温度水化热冻结壁
- 考虑大气温度变化的冻土区桩基承载力预测被引量：5
- 2015年
- 大气温度变暖情况下,研究冻土桩基承载力变化规律,可为设计年限内预测工程结构物的工作状况提供科学依据。根据桩端入土深度及桩土相互作用原理分别对季节性冻土地区桩基和多年冻土地区桩基进行分类,并建立相应的桩土相互作用模型。以实际桩基工程为例,首先,建立大气温度与地温之间的关系,得出冻结期和融化期地面平均温度;然后,建立冻土区季节冻结及季节融化深度和地面平均温度与多年冻土厚度的关系,得出冻土区季节冻结及季节融化深度变化和多年冻土厚度变化;进一步综合季节冻土及多年冻土桩基工作状况的不同,结合已建立的考虑温度变化的桩土相互作用模型,基于现行规范的单桩承载计算公式并考虑不同的土性物理参数的基础上,最终建立大气温度变化与桩基承载力相关方程,预测桩基承载力变化状况。以上研究方法可运用于冻土区桩基承载力初步预测。
- 唐丽云杨更社叶万军
- 关键词：冻土区桩基承载力
- 低温冻结作用下砂质泥岩基本力学特性试验研究被引量：30
- 2014年
- 以砂质泥岩为研究对象,对饱水状态岩石试件进行不同温度（-30~20℃）、不同围压（6,8,10 MPa）条件下的单轴压缩试验及三轴压缩试验,分析了低温对砂质泥岩基本力学参数的影响规律,探讨了抗压强度和残余强度随围压的变化。研究结果表明：低温（0℃以下）对砂质泥岩强度特性和变形特性均有较大的影响,其抗压强度、黏聚力、内摩擦角、残余强度和弹性模量随温度的降低均有所提高,残余强度呈衰减增长趋势,而最大轴向应变值随着温度的降低而不断减小。围压对砂质泥岩强度特性的影响非常明显,抗压强度、残余强度均随围压的增加呈线性增加。通过对大量的试验数据进行分析,得到一系列有意义的拟合曲线及关系表达式。
- 奚家米杨更社庞磊吕晓涛刘方路
- 关键词：力学特性
- 防水隔离煤柱结构分区及合理宽度确定被引量：21
- 2017年
- 在现有煤柱合理结构分区的基础上,将其结构分为塑性区、弹性核区、水压破坏区。为求得各区宽度,首先,应用极限平衡理论和抛物线型强度理论,采用分离变量法确定了塑性区宽度;考虑矿压、水压作用,选用统一强度理论,采用半逆解法,确定了弹性核区宽度;考虑水的浸润软化作用,确定了水压破坏区宽度。之后,通过与以往经典模型各分区计算公式对比,验证了模型的合理性。最后,通过超声波探测技术,测量了煤柱内部的物理形态分布,验证了模型的正确性,并将研究成果应用于董家河煤矿防水隔离煤柱设计中,为煤矿安全高效生产提供了理论依据。
- 师维刚张嘉凡张慧梅刘洋
- 关键词：采矿工程防水煤柱统一强度理论
- 冻融循环对结构性黄土构度指标影响研究被引量：18
- 2015年
- 为研究冻融循环对结构性黄土构度指标的影响,以山西阳曲一号隧道黄土为研究对象,基于综合结构势和构度概念为理论基础,对不同含水率黄土进行了不同冻融循环次数的无侧限抗压试验。试验表明:原状土样和重塑土样在含水率变大的过程中,单轴抗压强度均减小,且呈现出相同的变化趋势,而原状土样的无侧限单轴抗压强度均高于同含水率重塑土的无侧限单轴抗压强度,有着明显的结构强度。黄土的无侧限抗压强度和构度随着含水率和冻融循环次数的增加而减小的主要原因是由于黄土的结构性被土中水和冻融循环综合作用破坏的结果,该研究可为季节性黄土地区隧道建设提供科学依据。
- 杨更社魏尧田俊峰赵轩叶万军
- 关键词：黄土冻融循环无侧限抗压
- 西部白垩系冻结立井外壁受力与温度实测研究被引量：6
- 2014年
- 为解决西部白垩系富水地层冻结法凿井的技术难题,采用振弦传感器和热电偶对甘肃某矿风立井外壁竖筋、环筋受力与冻结压力的变化规律和成因以及外壁温度场的变化等进行实测。结果表明,外壁竖筋先受压后受拉,最大拉应力达81.711 MPa,环筋均受压,最高为-42.113MPa;冻结压力达1.098-1.724 MPa,但远小于东部冲积层限值;外壁浇筑后急剧升温,最高为62.3℃,随后迅速降低并低于-10℃,同一点前后温差在70℃以上;井壁设计过于保守,施工进度慢、成本高,对西部立井井壁设计施工需进一步优化。
- 奚家米屈永龙杨更社陈新年李博融
- 关键词：冻结法受力特性
