内容简介

全书共分5章，第1章冻结法凿井技术发展概述、分类、特点、工艺和设备等；第2章介绍冻结立井的临时支护力学模型和安全分析，分类、特点、工艺太丰富；第3章介绍冻结施工过程的井壁温度场及井壁温度应力分析；第4章介绍基于温度场和应力场耦合作用下高水压基岩段井壁设计理论；第5章介绍实际的工程应用。本书可供高等院校地下工程、岩土工程等相关专业教师、研究生和高年级学生研读，还可为从事矿山井筒建设的设计、科研人员参考。

前言概述

我国西部地区煤炭资源埋藏较深，虽然上覆的冲积层浅，但基岩含水层多，埋深大，加之基岩软弱，孔隙含水，可注性差，为冻结法凿井技术应用带来新的机遇和新的挑战。按现有设计规范或工程经验，西部高水压基岩段冻结壁和井壁往往设计过厚，井壁混凝土的标号甚至超过C75。如此又厚又高强度的井壁却并未给井筒带来应有的防水和承载效果，井壁仍需反复进行壁间和壁后注浆，既增加了建井工程造价，又延缓了建井施工进度。因此，当前我国西部冻结法凿井的“两壁”设计理论已经严重滞后于工程实践。实际上，冻结法凿井涉及很多复杂的力学问题，如冻结壁的力学特性分析，外壁或临时支护的力学特性分析，高水压下永久井壁力学特性分析，井壁砌筑过程中力学特性受冻结环境的影响等，这些理论研究尚存在很多不同见解和争议。本书针对我国西部高水压基岩的特点，以西部井筒建设工程为背景，基于现代岩土多场耦合理论和先进的数值计算工具，开展了基于围岩、高水压和井壁的相互作用，冻结井筒特殊温度环境条件下的支护理论研究，为短段掘砌外壁长套内壁施工工艺下的井壁设计和施工安全，提供可靠的力学理论基础。全书共分为5章：第1章，主要综述了冻结井筒冻结壁和井壁力学相关的国内外研究进展；第2章，考虑围岩与冻结壁的相互作用，进行了平面弹塑性、空间有限段高冻结壁力学分析，研究了其应力场、位移场分布及影响规律，给出了临塑状态相关判别式，并从力学角度解答了作为临时支护的冻结壁和外壁设计及安全评价问题；第3章，针对冻结立井特殊施工环境，建立了计算结果与实测误差较小的温度场有限元反演方法，介绍了施工期间井壁温度场分布及发展规律；第4章，介绍了施工期间井壁温度应力的产生机理和温度应力、应变分布及发展规律，并基于热力耦合作用构建了井壁永久支护力学模型，提出了高水压基岩段井壁设计新公式以及允许的井壁最大降温值计算式和极限设计深度判别式；第5章，基于施工期间实测数据分析和有限元数值计算，重点介绍了施工期间井壁应力、应变分布和变化规律，并从温度应力的产生机理和施工工艺的角度提出了深冻结立井井壁温度应力的防治应对措施。本书主要基于作者在攻读博士学位期间以及工作以来的研究成果进行的撰写。在本书撰写过程中，为了便于不同专业背景的读者阅读，对书中涉及的公式符号以及专业术语进行了相关说明。在本书撰写过程中，得到了北京科技大学周晓敏教授的无私帮助，得到了江西理工大学王观石教授的大力支持，在此表示衷心感谢！此外，作者还参阅了国内外相关专业的大量文献，已全部列入书后的参考文献中，向所有文献的作者表示衷心的感谢！本书的出版得到了江西理工大学、国家自然科学基金项目（）和江西省教育厅项目（GJJ190499）的资助，在此表示诚挚的感谢！

作者介绍

管华栋，讲师，博士，江西理工大学土木与测绘工程学院，发表的论文有：岩石黏性系数的超声波法测试与敏感性分析[J].中国矿业,2020,29(05):162-166.2）冻结立井井壁早期温度应力计算研究[J].金属矿山,2018(05):44-47.3)基于围岩相互作用的冻结壁弹塑性分析对比研究[J].岩土力学,2017,38(03):649-655.4)基于冻结壁地层相变环境下大体积混凝土温度场研究[J].应用基础与工程科学学报,2017,25(02):395-406.5)磁西矿千米深井不均匀原岩应力场有限元模型研究[J].
工程力学,2016,S1:306-311.6)Revisionofthicknessdesignoffrozenwallsconsideringfrostheave[A],AdvancesinIntelligentSystemsResearch,2015,126:549-552.7)由包神衬砌设计公式谈“两壁”设计[J].建井技术,2015,05:46-51.8)竖井圆形冻结壁弹性设计理论的对比研究[J].岩土力学,2013,34(S1):247-251.

目录

1绪论
1.1引言
1.2国内外研究现状
1.2.1冻结法凿井技术发展概述
1.2.2冻结井筒支护理论发展
1.2.3冻结法凿井在西部建井工程的应用
1.2.4大体积混凝土温度场及温度应力研究现状
1.3本书主要研究内容
2高水压基岩段冻结立井临时支护力学模型
2.1冻结法凿井施工工艺
2.2冻结壁力学模型分析
2.2.1传统平面应变弹塑性力学模型
2.2.2传统有线段高力学模型
2.3基于冻结壁与围岩相互作用的弹塑性力学模型分析
2.3.1基于冻结壁与围岩相互作用的力学模型
2.3.2力学模型解析
2.3.3冻结壁塑性区分析
……