疏水沉降地层中井筒附加力理论分析.pdfVIP

( ) 第19 卷　第 3 期 岩石力学与工程学报 19 3 : 310～ 313 2000 年 5 月 Ch inese J ou rnal of R ock M echanics and E ng ineering M ay , 2000 疏水沉降地层中井筒附加力理论分析 苏　骏 程　桦 (湖北工学院土木系　武汉　430068) (淮南工业学院　淮南　232001) 摘要　根据桩基理论, 采用广义剪切位移法, 考虑时间、土性及井深等因素, 求解出疏水沉降地层中井筒附加力的 理论解, 得到疏水地层井筒附加力的大小和分布规律, 为井壁设计提供了理论依据。 关键词　桩基, 广义剪切位移法, 井筒, 疏水地层, 附加力 分类号　 321　　　　文献标识码　 　　　　文章编号(2000) 03 0310 04 TD A 1　引　言 1987 年以来, 黄淮地区已有近 40 个井筒发生了 破裂事故, 严重影响了煤矿安全与生产。关于井壁破 裂的原因, 基本共识的研究结果为, 矿井底部含水层 水位下降, 引起地层压缩沉降, 使井壁承受附加力, 导致井壁破坏。 关于井筒与地层耦合作用下附加力的理论分析, 文[1, 2 ]作了有益的尝试, 文[1 ]根据地层的沉降量, 直接建立井壁受到的附加轴向应力; 文[ 2 ]利用弹性 理论, 假设井壁与地层间无相对滑动, 求解出疏水地 图 1　疏水地层井壁受力模型 层井筒附加力的弹性解。实测结果表明: 地层疏水沉 F ig. 1　T he model of shaft w all w ith drainage 降时, 地表明显下沉, 井筒与地层的相对位移量达 200～ 400 mm 。本文根据桩基理论, 采用广义剪切位 假想井筒不存在, 土体是连续的, 底部含水层疏 移法, 考虑井壁与地层间的相对位移, 得出了井筒与 水产生一维固结压缩。由于底含渗透系数很大, 可近 地层耦合作用下附加力的理论解。 似认为其压缩是瞬时、均匀的。用下式计算压缩量 w 0 为 ( ) v th 1 2　分析模型 图 1 w 0 = ( 1) E d 2. 1　基本假设 式中: h 1 为底含的厚度 m ; ( 1) 井壁结构、地层性质、地层压缩沉降等均关 v 为底含平均水压降速率 M P a a- 1 ; 于井筒中心线轴对称。 E d 为底含的压缩模量 M P a; (2) 考虑井壁与地层间的相对位移。 t 为底含疏水时间 a。 (3) 土层与井壁界面采用双曲线型本构关系。 底部上方隔水层的渗透性较差, 其压缩具有