基于井壁监测信息的竖向附加力反演及井壁破坏分析.PDFVIP

　第３４卷第５期 煤　　炭　　学　　报 Ｖｏｌ．３４　Ｎｏ．５　 　２００９年 ５月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ Ｍａｙ　 ２００９　 　　文章编号：０２５３－９９９３（２００９）０５－０６１９－０５ 基于井壁监测信息的竖向附加力 反演及井壁破坏分析 张黎明，王在泉，卢则阳，李华峰 （青岛理工大学 理学院，山东 青岛　２６６０３３） 摘　要：提出基于监测信息的应变优化反分析荷载的方法，即以井壁应变监测信息为依据，将竖 向附加力作为设计变量建立分析模型，不断改变设计参数，使计算值与监测结果逐步逼近，从而 反演作用在井壁不稳定地层段上的竖向附加力，最后依据所设模型的反演参数编写优化文件．在 得到附加力基础上对井壁进行数值分析，结果表明，施加４ａ附加力后井壁内侧开始进入塑性， 塑性区最早出现在表土与基岩交界面附近；经过 １０４ａ后，在基岩交界面附近出现周圈裂缝， 井壁发生破坏． 关键词：监测信息；竖向附加力；井壁破坏；正反分析 中图分类号：ＴＤ２６２１１　　　文献标识码：Ａ Ｂａｃｋａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｅｒｔｉｃａｌａｄｄｉｔｉｏｎａｌｆｏｒｃｅｏｎｓｈａｆｔｌｉｎｉｎｇｂａｓｅｄｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ ＺＨＡＮＧＬｉｍｉｎｇ，ＷＡＮＧＺａｉｑｕａｎ，ＬＵＺｅｙａｎｇ，ＬＩＨｕａｆｅｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＱｉｎｇｄａｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０３３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｂａｃｋａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｏａｄｏｎｓｈａｆｔｗａｌｌｂａｓｅｄｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ． Ｂａｓｅｄｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｓｈａｆｔｌｉｎｉｎｇ，ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌａｄｄｉｔｉｏｎａｌｆｏｒｃｅｗａｓｄｅｆｉｎｅｄａｓａｄｅｓｉｇｎｖａｒｉａｂｌｅｉｎｔｈｅ ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍａｔｅｒｓｗｅｒｅｃｈａｎｇｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｌｌｏｗａｂｌｅｅｒｒｏｒ．Ｔｈｅｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｈａｆｔｗａｌｌ ｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ａｆｔｅｒａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｏａｄ，ｉｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｎｓｉｄｅｓｈａｆｔｗａｌｌｉｓｉｎｐｌａｓｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙｆｏｕｒｙｅａｒｓ ｌａｔｅｒ．Ｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅａｐｐｅａｒｓｆｉｒｓｔｌｙｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｏｉｌａｎｄｔｈｅｂｅｄｒｏｃｋ．Ｔｈｅｃｒａｃｋｓｔａｋｅｐｌａｃｅａ ｒｏｕｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅａｆｔｅｒｔｅｎｙｅａｒｓ．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｉｎｓｉｄｅｓｈａｆｔｗａｌｌｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎａｌｌｏｗａｂｌｅｓｔｒｅｓｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ，ａｎｄｔｈｅ ｓｈａｆｔｌｉｎｉｎｇｆａｉｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｖｅｒｔｉｃａｌａｄｄｉｔｉｏｎａｌｆｏｒｃｅ；ｓｈａｆｔｗａｌｌｆａｉｌｕｒｅ；ｂａｃｋａｎａｌｙｓｉｓ 　　深厚表土不稳定地层中的立井井壁与围土相互作用发生破裂的问题，一直是困扰煤炭行业的一大难 题．为了解决这个问题，研究者先后提出了新构造运动理论、井壁施工质量理论、渗流变形理论、井壁附 加应力理论、冻胀理论等多种井壁破裂理论［１－９］．其中，井壁附加应力理论目前较为公认，认为土层在因 疏排水发生固结沉降过程中，施加给井壁外表面上一个向下的面力———竖直附加力是井壁破裂的根本原 因［６－７］．关于附加力的大小和分布问题，文献 ［５－６］给出了竖向附加力弹性解的拟合方程，文献 ［７］ ８］通过模型试验得出了井壁竖向附加力的变化规律．实际上， 给出了附加力随时间的变化规律，文献 ［ － －