基于三参数强度准则的煤矿立井井壁流固耦合理论分析

摘要：

将煤矿立井混凝土井壁视为多孔介质，考虑地下水渗流作用的影响，应用三参数强度准则和弹塑性力学理论，推导出了立井混凝土井壁弹性区和塑性区应力的解析表达式，以及井壁承受的地下水压力P0与塑性区半径rp之间的解析表达式。计算结果表明：当不考虑渗流作用时，井壁的极限承载力最大，井壁的环向压应力σθ是混凝土立方体单轴抗压强度的2．7倍左右；考虑渗流作用时，井壁所能承受的极限水压力Pc随混凝土孔隙率β增加而逐渐减小，当β＝0．2时，井壁的环向压应力σθ是混凝土单轴抗压强度的2．4倍左右，故渗流作用对井壁应力分布影响很大；随着地下水压力的增大，处于弹性区的井壁混凝土径向压应力σr和环向压应力σθ逐渐增加，而当地下水压力增加，达到塑性半径所对应的极限荷载后，该位置的井壁混凝土径向和环向应力则保持不变。该成果为立井井壁结构设计提供了一定的理论参考。

关键词：煤矿立井井壁、三参数强度准则、弹塑性理论、流固耦合机理、地下水渗流

所属期刊栏目：33

分类号：TD32(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金项目51374010，51474004；安徽高校省级自然科学研究重点项目KJ2010A094，KJ2011A093

在线出版日期：2016-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：83-87,93