采矿与安全工程学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (3): 549-560.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0648

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冻胀融沉过程中井塔基础稳定与结构应力变化规律研究#br#

秦伟,张宏贞,高杰,温庆杰   

  1. 1. 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏徐州221116; 2. 中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州221116; 3. 中国矿业大学力学与土木工程学院,江苏徐州221116
  • 出版日期:2024-05-15 发布日期:2024-05-21
  • 通讯作者: 秦伟,E-mail: qw198427@163.com Tel: 0516-83885606
  • 作者简介:秦伟(1984— ),男,河南省永城市人,博士,副研究员,从事岩层移动与绿色开采方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52174212,U22A20169);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2020ZDPYMS17)

Stability and structural stress variation of the shaft tower foundation during frost heaving and thawing settling#br#

  • Online:2024-05-15 Published:2024-05-21

摘要: 在高耸的井塔周围开展冻结法施工将会造成井塔基础的抬升或沉降,对井塔基础稳定及其结构安全造成严重威胁。针对上述问题,采用缓慢冻结、局部冻结和温控孔热水循环等保护措施,成功避免了冻结锋面波及井塔基础。在造孔—冻胀—融沉过程中对井塔基础高程进行持续测量,测量结果表明:造孔—冻胀—融沉期间井塔基础依次经历缓慢下沉、轻微抬升、快速下沉和下沉稳定4个过程;采取的冻结保护措施有效保障了井塔基础的稳定性,井塔基础的最大倾斜值远小于规定的允许值。结合井塔基础沉降监测数据开展井塔结构应力的数值模拟,模拟结果表明:井塔主梁上表面拉应力峰值出现在井塔壁柱与主梁的连接处,随着井塔倾斜值的增加,井塔主梁上表面拉应力峰值不断增大;造孔—冻胀—融沉期间井塔主梁上表面最大拉应力小于C25混凝土强度极限,井塔结构安全性得到有效保障。建立温度-表土-井塔相互作用相似材料模型并开展模拟实验,实验结果表明:冻结时间越长、冻结温度越低,井塔基础的抬升量和融沉后的下沉量越大且井塔基础融沉稳定所需的时间越长,井塔基础的抬升量峰值明显小于井塔基础的融沉量,模拟结果与实测结果、数值模拟结果相吻合。

关键词: 冻结法, 井塔基础, 结构安全, 地表变形

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