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《北京建筑大学》 2013年
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井壁混凝土在早期荷载与负温作用下的损伤劣化研究

陈志敏  
【摘要】:现阶段,随着我国浅部煤炭资源的日益枯竭,新建井筒穿越的冲积层也愈发深厚。因此,出现了很多关于井筒破裂渗水的复杂技术问题。据不完全统计,近年来仅华东地区就有近百个井筒井壁发生破裂现象,尤其是采用了冻结法施工的井壁就经常破裂渗水,严重危及到了矿井的正常生产及井下作业人员的生命安全。为此,本文以冻结施工中的混凝土早龄期荷载与混凝土负温作用两大影响因素为主线,采用从理论研究出发、试验研究再现、工程实践检验的研究方法,着力在井壁施工早期的混凝土载荷特征、空间轴对称问题的力学解答、混凝土在早龄期荷载及负温作用下的损伤机理、仿钢纤维的加入对减轻混凝土损伤的积极作用以及针对现有施工条件下井壁施工方案的优化设计等方面展开较为系统的研究。 文章分析了井壁混凝土在施工早期的载荷特征,并根据空间轴对称问题的弹性力学解答及第四强度理论,给出了多轴受力状态下的单轴相当应力。研究表明,此应力可达井壁混凝土当时强度的20%~40%,这个应力的得出不仅从理论上证明了井壁混凝土在施工早期所处的恶劣环境条件,而且为实验室中混凝土试块的加荷范围提供了依据。 通过实验室研究再现了井壁混凝土施工期间的载荷特征,发现井壁混凝土无论在强度还是抗氯离子扩散系数上均有一定的变化,进一步揭示了混凝土在早期荷载及负温作用下的损伤机理。研究发现,井壁混凝土在早期荷载及负温条件作用下均有一定程度的损伤劣化。 为寻求改进措施,发现在早期荷载及负温的复合作用下,仿钢纤维的加入对井壁混凝土性能有较为明显的改善作用。在同等条件下,加入仿钢纤维的混凝土试块,其强度损失不明显,氯离子扩散系数也从“高”变为“中”。仿钢纤维在井壁混凝土中具有良好的应用前景及推广价值。 本文最后从实际工程出发,结合理论研究,通过对研究结果的汇总分析,针对井壁现浇混凝土施工工艺条件下,混凝土易受早龄期荷载及负温作用而缩短使用寿命的现状,提出了较为合理的施工方案的优化设计,为指导施工提供参考。
【学位授予单位】:北京建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU528;TD265.32

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【参考文献】
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