可靠性分析在深厚基岩井筒冻结壁设计中的应用研究

论文摘要

冻结法是人类在建筑施工过程中为了增加岩土体的强度和稳定性采用的一种施工方法。冻结壁是冻结工程的核心,其强度和稳定性关系到工程的成败与经济效益。冻结壁设计主要是确定冻结壁的厚度、掘进段高与平均温度等。随着开采深度的增加,传统的冻结壁厚度计算方法已经不能准确的计算冻结壁的厚度。本文在此引入一种新的分析方法—可靠性分析法,在深厚基岩井筒冻结壁的厚度计算中对传统的计算结果进行分析和优化。本文分析了冻结壁的传统理论计算方法,得出以轴对称平面力学模型;轴对称空间力学模型;数理统计的经验法和根据测温孔资料推算法计算深厚基岩井筒得到的冻结壁厚度都存在一定的局限性,从而介绍了可靠性分析方法在冻结壁中的分析应用。分析了蒙特卡罗法的在岩土工程中的优点及其本论文选择的理由。在一定的假设条件下分析了冻结壁的变形特性,建立了径向变形最大位移方程。根据冻结壁的可靠性分析判断准则和变形位移方程,建立了冻结壁可靠性分析的功能函数和极限状态方程,并应用基于MATLAB软件的蒙特卡罗法对冻结壁的可靠性进行分析。以胡家河煤矿为背景分析不同深度的煤岩层的可靠性;并对同一岩石不同深度岩层和不同井筒中同一深度同一煤岩体构成的冻结壁进行可靠性分析。分析了冻结壁各参数的变异性对冻结壁稳定性的影响程度。本文将可靠性理论引入到冻结壁的研究中,建立了深厚基岩井筒冻结壁可靠性理论,并对冻结壁厚度进行了可靠性分析,通过胡家河冻结立井说明了该理论方法的可行性。冻结壁可靠性分析法为冻结壁的设计校核提供了理论依据和分析方法,具有一定的研究意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.1.1 研究的背景
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 冻结壁的国内研究状况
• 1.2.2 冻结壁的国外研究状况
• 1.2.3 可靠性分析在岩土工程中的研究现状
• 1.2.4 存在的问题
• 1.3 本论文研究的内容和技术路线
• 1.3.1 论文研究的主要内容
• 1.3.2 研究的技术路线
• 2 冻结壁的传统理论计算方法分析
• 2.1 冻结法的概述
• 2.2 冻结壁的传统理论计算方法分析
• 2.2.1 冻结壁外载的确定方法及分析
• 2.2.2 冻结壁厚度的计算分析
• 2.3 冻结壁传统理论计算的缺陷及解决方法
• 2.3.1 冻结壁厚度理论计算的缺陷
• 2.3.2 胡家河冻结主井冻结壁厚度理论计算分析
• 2.3.3 冻结壁厚度计算的可靠性分析法
• 2.4 本章小结
• 3 可靠性分析的基本原理和方法
• 3.1 可靠性理论的概述
• 3.2 结构可靠性分析的基本概念
• 3.2.1 结构的功能要求
• 3.2.2 结构的功能函数
• 3.2.3 结构的极限状态
• 3.2.4 结构的可靠度
• 3.3 结构可靠性分析的方法
• 3.3.1 蒙特卡罗法
• 3.3.2 改进的蒙特卡罗法
• 3.4 本文选用蒙特卡罗法分析的理由
• 3.4.1 蒙特卡罗法的优点
• 3.4.2 选择改进蒙特卡罗法的理由
• 3.5 可靠性分析的基本步骤
• 3.6 本章小结
• 4 深厚基岩井筒冻结壁的可靠性分析
• 4.1 冻结壁可靠性分析概述
• 4.1.1 冻结壁的可靠性
• 4.1.2 影响冻结壁可靠性分析的主要因素
• 4.1.3 冻结壁可靠性分析的判断准则
• 4.2 冻结壁变形特性分析
• 4.3 冻结壁变形公式在胡家河立井中的验证
• 4.4 冻结壁稳定的可靠性理论分析
• 4.5 冻结壁可靠性计算的一般步骤
• 4.6 本章小结
• 5 胡家河立井冻结壁可靠性分析
• 5.1 胡家河冻结立井工程概况
• 5.1.1 胡家河冻结立井设计计算参数
• 5.1.2 胡家河冻结立井可靠性分析参数
• 5.2 胡家河冻结立井基于改进蒙特卡罗法的可靠性分析计算
• 5.2.1 改进的蒙特卡罗法的MATLAB 软件计算
• 5.2.2 计算结果分析
• 5.2.3 胡家河主井冻结壁厚度优化的可靠性计算分析
• 5.2.4 冻结壁可靠性随机变量的敏感性分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 问题及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录