弱胶结地层冻结壁变形研究与影响因素敏感性分析

论文摘要

弱胶结地层冻结凿井冻结壁的变形研究与冻结壁安全控制是继深厚表土冻结凿井安全控制难题后出现的另一冻结研究课题,本文结合内蒙古上海庙矿业公司新上海一号煤矿冻结凿井安全监测课题,参阅国内外相关研究文献,以理论分析与数值模拟分析相结合的方法研究弱胶结地层冻结凿井冻结壁变形的影响因素及其敏感性,为该地区具有类似地层冻结凿井工程冻结设计、施工安全控制提供依据。本文首先结合岩土地下工程材料物理力学参数难确定性问题出发,通过广泛查阅国内外相关文献以及该地区具有类似地层的相关工程试验资料确定研究内容涉及参数的范围,进而结合现场测试的部分监测数据作为控制条件进行数值模拟分析进一步缩小参数比热、热膨胀系数的范围并最终确定取值大小；论文第二章推导了无限长径向分层模型计算冻结壁变形的应力、位移表达式,并以新上海一号煤矿地层为例对比了径向分层模型与非分层模型的冻结壁变形计算值,结果表明基于径向温度梯度的径向分层模型计算冻结壁变形比均质模型更接近实测值,该模型虽不能直接用于计算冻结壁变形,但是冻结壁材料非均质性对冻结壁变形分析具有重要影响的认识贯穿整篇论文的分析框架；论文第三章分析了弱胶结地层冻结壁变形的主要影响因素,并对主要影响因子中的部分具有交互作用的因子作了简化,确定正交模拟试验方案,考虑材料具有径向分层的特性建立了三维数值模型,进行了数值模拟计算,根据计算结果分析了各因子对冻结壁变形的影响,论文最后根据数值模拟结果分析了冻结壁变形各影响因子的敏感性。以上研究分析了弱胶结地层冻结壁变形的主要影响因素及其敏感性,为控制弱胶结冻结凿井冻结壁变形提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及必要性
• 1.2 冻结法的发展历史与应用现状
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究内容与技术路线
• 1.5 研究方法与创新点
• 2 现场测试与参数分析
• 2.1 引言
• 2.2 现场监测简介
• 2.3 参数分析
• 2.4 数值模拟反演分析
• 3 径向分层无限长圆筒模型
• 3.1 引言
• 3.2 受内外压作用的厚壁筒粘弹塑性解答
• 3.3 径向分层模型分析结果
• 3.4 小结
• 4 弱胶结软岩冻结壁变形影响因素研究
• 4.1 引言
• 4.2 冻结壁变形正交模拟试验设计
• 3D建模及分析步骤'>4.3 冻结壁变形正交模拟试验FLAC^3D建模及分析步骤
• 4.4 模拟试验结果及分析
• 4.5 小结
• 5 结论和展望
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要成果
• 参考文献