论文部分内容阅读
摘 要：立井井壁穿过泥岩等软弱岩层时，为了改善井壁结构受力状态，通常井壁外部加设置沥青滑动层。为了获得合理的沥青滑动层材料配合比，通过对组成材料进行多次试配，根据力学性能要求进行筛选，获得最优化的配合比为1：0.4:1.1。实验结果可为井壁支护设计提供参考。
关健词：软弱岩层；沥青滑动层；配合比
Mine Shaft Lining the asphalt plate sliding layer mixing ratio is preferably experimental
Qian weiwei,Yao zhishu,Wu juan
(School of Civil Eng. and Architecture , Anhui University of Science and Technology ,Huainan ,Anhui Province 232001 ,China)
Abstract: Shaft Wall through the mudstone and soft rock, the stress state in order to improve the well wall structure, usually borehole wall external plus set asphalt sliding layer. In order to obtain a reasonable asphalt sliding layer material mixture ratio, several test with the filter, according to the requirements of the mechanical properties of the constituent materials, optimization with the ratio 1:0.4:1.1. The experimental results provide a reference design for sidewall support.
Key words: Soft rock, sliding layer materials, Mixing ratio
中图分类号：TF526+.3文献标识码：A 文章编号：
1立井井壁滑动层的应用
在特殊地层条件下，井壁受力问题是一个动态、空间问题，而不是静态、平面问题。因此，在新的井壁设计中，应该充分认识井壁与地层的相互作用；充分考虑特殊地层对井壁所造成的竖直附加荷载；考虑井壁自重、井筒装备重量和井塔重量；考虑温度变化可能造成的附加荷载，按空间问题理论进行设计计算，用第四强度理论进行强度验算。
滑动可缩井壁的外壁为设有竖向可压缩层的钢筋混凝土圆筒,内壁为普通钢筋混凝土整体井壁,内外壁间为有一定厚度、有流变特性的滑动层，当表土下沉时,外壁可随地层下沉,以限制竖直附加力的增长。滑动层可解除内、外壁间的约束,减少附加力对内壁的影响,并使内壁受力均匀。
2沥青板滑动层的特点
选用沥青混和料作为滑动层的原因是：沥青具有一定的承载能力，流动性大，防水性能好等特点，加入一些其他材料，旨在提高其收缩性和韧性，便于加工成型和施工。这样，由于沥青板滑动层的存在，对于沿水平方向围岩膨胀变形而施加于井壁的压力，可起到一定的缓冲作用，且可均匀地将围岩压力传递到井壁上，使得井壁承受均匀压力，从而有效改善井壁的受力状态。沿纵向沥青板滑动层可衰减或消除作用于井壁的竖向附加力。
3沥青板滑动层配合比实验
3.1沥青板滑动层材料性能要求及原材料选择
对于滑动层材料，由于其主要起滑动和缓冲作用，所以要求其具有较大的流变性，适当的可缩性，并具有一定的承载能力。也就是说，此材料的使用，既要满足降低井壁受到附加力作用、调整不均匀地压以改善井壁的受力状况，又要具备一定的流变性、可缩性和强度。
根据早期在相关方面的研究成果，并参照沥青板滑动层的性能指标要求，初步确定采用三种材料复合，即沥青、膨胀珍珠岩和粉煤灰掺合物。
3.2 沥青滑动层材料抗压试验
（1）试件制备
把沥青放入锅内，进行加热，待沥青溶化后，然后按一定的比例加入粉煤灰和珍珠岩，用铲子拌合，并及时装模、压实，等到试样冷却后拆模，配制成沥青制品。根据配比的不同配制出五组试样（每组三个），各成份重量比如下表。
表1试验材料配合比
（2）试验步骤
A．用游标卡尺测量的直径和高度精确度为0.1mm，（每种配比试验3个），各测4个点，取其算术平均值。
B．把试件正确地放置在压力机的压板间，且垂直与压力方向，并对其加载，加载速度控制在0.02~0.025MPa/s之间；
C．边加载边读取分级荷载的压量，直至压缩量达到50％时为止，此时强度为本材料单轴抗压强度。每组配比进行3次类似试验。
（3）试验结果
表2沥青滑动层试件抗压强度和变形一览表
由上表可见，Ⅳ组单轴抗压强度大于另外三组配比的沥青层材料。因此，可对第Ⅳ组配比进行进一步深入试验研究。
3.3 沥青板滑动层抗剪试验
A.模型制作流程同抗压试验相同，采用第Ⅳ组配比制作模型进行试验，
B.试验步骤
(1)用游标卡尺测量的直径和高度精确度为0.1mm，（每种配比试验3个），各测4个点，取其算术平均值。
(2)把试件套入剪切模具，正确地放置在压力机的压板间，调整好剪切方向，并对其加载，加载速度控制在0.02～0.025MPa/s之间；
（3）．边加载边读取分级荷载的压量，直至试件被剪切破坏为止，此时强度为本材料抗剪强度。每组配比进行3次类似试验。
C 试验结果
表3 沥青滑动层材料抗剪试验结果
4结论
根据多种材料、多种配合的試配及筛选，参照要求的性能指标，最后决定采用三种材料复合，即沥青、膨胀珍珠岩和粉煤灰掺合物。由试验结果可知，第Ⅳ组配比的沥青板滑动层材料的单轴抗压强度大于其它配比的沥青板滑动层材料的单轴抗压强度，因此，第Ⅳ组配比的沥青滑动层材料的粘聚性要比另三组的好。通过试验数据得出最优的沥青滑动层材料最优配合比，为现场实际应用提供了理论依据。实验结果可为井壁支护设计提供参考。
参考文献
〔1〕荣传新，柔性滑动井壁受力机理研究[D]，硕士学位论文，1995，5
〔2〕程桦，柔性滑动井壁粘弹性分析，矿山建设理论与实践[J]，1994，7·
〔3〕杨维好,储国平.滑动可缩井壁受力分析与设计原则[J].煤炭科学技术, 1999, 27 (4).
作者简介
钱魏魏男（1988-05） 硕士 安徽理工大学（安徽、淮南），岩土工程 现就读于安徽理工大学土木建筑学院研究生
关健词：软弱岩层；沥青滑动层；配合比
Mine Shaft Lining the asphalt plate sliding layer mixing ratio is preferably experimental
Qian weiwei,Yao zhishu,Wu juan
(School of Civil Eng. and Architecture , Anhui University of Science and Technology ,Huainan ,Anhui Province 232001 ,China)
Abstract: Shaft Wall through the mudstone and soft rock, the stress state in order to improve the well wall structure, usually borehole wall external plus set asphalt sliding layer. In order to obtain a reasonable asphalt sliding layer material mixture ratio, several test with the filter, according to the requirements of the mechanical properties of the constituent materials, optimization with the ratio 1:0.4:1.1. The experimental results provide a reference design for sidewall support.
Key words: Soft rock, sliding layer materials, Mixing ratio
中图分类号：TF526+.3文献标识码：A 文章编号：
1立井井壁滑动层的应用
在特殊地层条件下，井壁受力问题是一个动态、空间问题，而不是静态、平面问题。因此，在新的井壁设计中，应该充分认识井壁与地层的相互作用；充分考虑特殊地层对井壁所造成的竖直附加荷载；考虑井壁自重、井筒装备重量和井塔重量；考虑温度变化可能造成的附加荷载，按空间问题理论进行设计计算，用第四强度理论进行强度验算。
滑动可缩井壁的外壁为设有竖向可压缩层的钢筋混凝土圆筒,内壁为普通钢筋混凝土整体井壁,内外壁间为有一定厚度、有流变特性的滑动层，当表土下沉时,外壁可随地层下沉,以限制竖直附加力的增长。滑动层可解除内、外壁间的约束,减少附加力对内壁的影响,并使内壁受力均匀。
2沥青板滑动层的特点
选用沥青混和料作为滑动层的原因是：沥青具有一定的承载能力，流动性大，防水性能好等特点，加入一些其他材料，旨在提高其收缩性和韧性，便于加工成型和施工。这样，由于沥青板滑动层的存在，对于沿水平方向围岩膨胀变形而施加于井壁的压力，可起到一定的缓冲作用，且可均匀地将围岩压力传递到井壁上，使得井壁承受均匀压力，从而有效改善井壁的受力状态。沿纵向沥青板滑动层可衰减或消除作用于井壁的竖向附加力。
3沥青板滑动层配合比实验
3.1沥青板滑动层材料性能要求及原材料选择
对于滑动层材料，由于其主要起滑动和缓冲作用，所以要求其具有较大的流变性，适当的可缩性，并具有一定的承载能力。也就是说，此材料的使用，既要满足降低井壁受到附加力作用、调整不均匀地压以改善井壁的受力状况，又要具备一定的流变性、可缩性和强度。
根据早期在相关方面的研究成果，并参照沥青板滑动层的性能指标要求，初步确定采用三种材料复合，即沥青、膨胀珍珠岩和粉煤灰掺合物。
3.2 沥青滑动层材料抗压试验
（1）试件制备
把沥青放入锅内，进行加热，待沥青溶化后，然后按一定的比例加入粉煤灰和珍珠岩，用铲子拌合，并及时装模、压实，等到试样冷却后拆模，配制成沥青制品。根据配比的不同配制出五组试样（每组三个），各成份重量比如下表。
表1试验材料配合比
（2）试验步骤
A．用游标卡尺测量的直径和高度精确度为0.1mm，（每种配比试验3个），各测4个点，取其算术平均值。
B．把试件正确地放置在压力机的压板间，且垂直与压力方向，并对其加载，加载速度控制在0.02~0.025MPa/s之间；
C．边加载边读取分级荷载的压量，直至压缩量达到50％时为止，此时强度为本材料单轴抗压强度。每组配比进行3次类似试验。
（3）试验结果
表2沥青滑动层试件抗压强度和变形一览表
由上表可见，Ⅳ组单轴抗压强度大于另外三组配比的沥青层材料。因此，可对第Ⅳ组配比进行进一步深入试验研究。
3.3 沥青板滑动层抗剪试验
A.模型制作流程同抗压试验相同，采用第Ⅳ组配比制作模型进行试验，
B.试验步骤
(1)用游标卡尺测量的直径和高度精确度为0.1mm，（每种配比试验3个），各测4个点，取其算术平均值。
(2)把试件套入剪切模具，正确地放置在压力机的压板间，调整好剪切方向，并对其加载，加载速度控制在0.02～0.025MPa/s之间；
（3）．边加载边读取分级荷载的压量，直至试件被剪切破坏为止，此时强度为本材料抗剪强度。每组配比进行3次类似试验。
C 试验结果
表3 沥青滑动层材料抗剪试验结果
4结论
根据多种材料、多种配合的試配及筛选，参照要求的性能指标，最后决定采用三种材料复合，即沥青、膨胀珍珠岩和粉煤灰掺合物。由试验结果可知，第Ⅳ组配比的沥青板滑动层材料的单轴抗压强度大于其它配比的沥青板滑动层材料的单轴抗压强度，因此，第Ⅳ组配比的沥青滑动层材料的粘聚性要比另三组的好。通过试验数据得出最优的沥青滑动层材料最优配合比，为现场实际应用提供了理论依据。实验结果可为井壁支护设计提供参考。
参考文献
〔1〕荣传新，柔性滑动井壁受力机理研究[D]，硕士学位论文，1995，5
〔2〕程桦，柔性滑动井壁粘弹性分析，矿山建设理论与实践[J]，1994，7·
〔3〕杨维好,储国平.滑动可缩井壁受力分析与设计原则[J].煤炭科学技术, 1999, 27 (4).
作者简介
钱魏魏男（1988-05） 硕士 安徽理工大学（安徽、淮南），岩土工程 现就读于安徽理工大学土木建筑学院研究生