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为满足我国西部地区流砂地层中斜井井筒建设的需要,本文以宁夏地区李家坝煤矿斜井井筒过流砂层施工为工程背景,根据该矿区流砂地层的工程与水文地质及斜井井壁结构的特征,通过室内试验、数值模拟以及现场实测等研究方法相结合,开展了斜井穿越流砂层井壁变形与承载特性的研究,获得了一些研究成果,不仅对斜井井筒的安全施工具有实用的指导意义,而且可以为特殊地层中斜井井壁结构的设计提供理论依据。论文研究获得了以下主要成果:(1)根据李家坝煤矿流砂地层的地质力学特性,分析了流砂的特点及形成条件。结合室内试验研究了不同含水率同一砂土的抗剪强度特征,获得了砂土抗剪强度、粘聚力及内摩擦角随含水率的变化规律。另外,归纳总结了影响斜井井壁稳定性的因素。(2)采用FLAC3D数值软件,通过建立大型三维数值模型,研究了不同流砂层厚度、运营荷载及注浆加固作用对流砂层与斜井井壁之间相互作用的影响规律,获得了各个影响因素下地层与斜井井壁结构的变形与受力特征、地层沿不同路径的位移与受力变化规律、井壁不同典型点处的位移与环向应力变化规律及沿井壁内外缘路径井壁的变形与受力分布特征,掌握了斜井井壁与流砂层相互作用规律。(3)将井壁作为梁单元,通过建立二维数值计算模型分析了井壁结构的内力承载特性,获得了井壁的内力分布特征及地层压力、底拱半径与边墙高度对井壁内力分布的影响规律;通过建立钢筋混凝土三维整体式有限元模型,深入研究了井壁的极限承载特性,获得了井壁极限承载力与混凝土强度、井壁厚度、边墙高度、底拱半径及配筋率之间的规律。(4)结合科研项目“李家坝煤矿斜井井筒过流砂层技术研究”,根据李家坝煤矿特殊含水流砂层的工程概况,选择了型钢+网喷+二衬钢筋混凝土结构支护方式并通过承载性能验算获得了井壁结构参数,然后通过开展井壁受力与变形现场实测研究,得到了型钢和地层及井壁之间的接触压力、钢筋受力、井壁变形及衬砌后水压力的变化规律。研究结论可为宁夏李家坝矿区后期井筒以及类似条件下的国内其他流砂地层斜井井筒设计和施工提供参考。