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2021年第02期
2021-03-19
85

深部冻结井筒内壁早期温度-应力场演化特征研究

  • 作者:

    张基伟
    李方政
    喻新皓
    丁航
    孔令辉
  • 关键词:

    冻结井筒
    大体积混凝土
    早期温度应力
    温度场
    应力场
  • 作者单位:

    煤炭科学研究总院 建井研究分院
    天地科技股份有限公司
    北京中煤矿山工程有限公司

摘要

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摘要:

为了研究深部热-力耦合条件下冻结井筒内壁早期温度应力问题,基于固体热传导原理与轴对称热应力理论,提出了考虑如内热源、外部冷源、塑料板摩擦约束、上覆井壁荷载和地层侧压力等多种边界条件的深井内壁大体积混凝土热-力耦合方法。获得了深部冻结井筒内壁早期温度-应力场演化特征,确定了易出现早期温度裂缝的高风险区,提出了混凝土早期温度裂缝防治措施优化方向。结果表明:①应用热-力耦合数值模拟方法求解出内壁大体积混凝土温度、应变最大值与现场实测结果较一致;②由于内壁水化放热导致内壁浇筑后中心位置的温度远高于内、外缘附近区域,极易导致温度裂缝的出现;③内壁浇筑初期,内壁各个位置应变为正,呈内缘至中部大于外缘的规律;浇筑后期,内壁外缘至中心区域出现收缩变形,应变最大为-6×10 -5;④内壁浇筑初期,内壁内部储存了一定的压应力,分布规律为内壁中部压应力大于内、外缘。随着内壁温度的不断下降,内壁外缘拉应力达到2.2 MPa,极易在此区域内出现井壁早期温度裂缝。

张基伟,李方政,喻新皓,等.深部冻结井筒内壁早期温度-应力场演化特征研究[J].煤炭科学技术,2021,49(2):69-76.doi:10.13199/j.cnki.cst.2021.02.009 ZHANG Jiwei,LI Fangzheng,YU Xinhao,et al.Research on evolution characteristics of early-age temperature-stress field of inner lining at deep frozen shaft[J].Coal Science and Technology,2021,49(2):69-76.doi:10.13199/j.cnki.cst.2021.02.009

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