混凝土水化热对井筒外壁受力变形影响分析

刁奶毫，姚直书，张 平

(安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232001)

目前煤炭仍是我国的主要能源，无论是新建矿井还是现有煤矿安全改建工程都需要新建井筒。在深厚冲积层采用冻结法凿井时，外层井壁(外壁)施工过程中混凝土常出现环向裂缝，影响了外壁承载力。当井筒建成、冻结壁解冻后这些裂缝又成为导水通道，加大了内壁的防治水压力。为防止冻结壁解冻后井筒出现涌漏水现象，引发淹井事故，进行外壁环向裂缝的产生机理研究具有十分重要的意义。

针对这一方面问题，已有不少学者进行了相关技术研究。文献[5]根据弹性理论，给出了井壁内外温差引起温度应力的解答。文献[6-7]针对井壁温度应力、井壁自重、水平侧压力和竖向应力进行了研究，结果表明井壁破裂的重要原因是竖向附加力和温度应力。文献[8]利用冻土理论和混凝土水化热理论，分析了在冻结法凿井施工情况下井壁混凝土不同成分对井壁强度性能的影响。文献[9]采用有限元法和工程监测相结合的方法，对冻结井壁的温度和温度应力进行了数值计算。文献[10]通过实测，得到了井壁在施工、解冻和解冻后的一些变化规律，包括井壁温度、冻结压力、垂直应变和环向应变。文献[11]研究了不同掺量水泥浆体的水化热释放与抗压强度之间的定量关系。

虽然上述文章对井壁的温度应力和变形进行了相关研究，但对于深厚冲积层冻结井外壁混凝土水化热引起环向裂缝还缺乏深入分析。……