新型单层冻结井壁的膨胀与温度应力深度数值分析

本篇论文《新型单层冻结井壁膨胀及温度应力场数值计算研究》(2012年)由陈晓祥和徐仪昌两位作者撰写，发表于自然科学领域，针对一种创新的单层井壁结构进行深入探讨。研究主要采用了数值计算方法，针对井壁在不同温度、弹性模量变化以及约束条件下的温度应力场和膨胀应力场进行了详尽分析。 研究结果显示，新型单层井壁在浇筑过程中，由于加入了膨胀剂，其径向始终保持受压状态，从而有效地避免了径向开裂的风险。这种设计显著地提高了井壁的稳定性，减少了因温度变化导致的应力集中。微膨胀混凝土的运用在竖向方向产生了最大约1.59 MPa的压应力，有效地防止了井壁温度裂缝的发生，这对井壁的耐久性具有重要意义。 温度拉应力主要集中在距离井壁表面约100毫米的浅表区域，这样的拉伸裂缝被认为是较为轻微的，通过在井壁内缘增加竖向配筋，能够有效地抑制水平裂缝的形成，进一步增强了井壁的整体抗裂性。此外，微膨胀混凝土还能在环向提供高达2.8 MPa的压应力，确保井壁在整个环向始终承受压应力，增强了井壁的抗弯性能。 这些数值模拟的结果对于单层冻结井壁的设计与施工提供了重要的指导，它强调了在考虑温度变化和材料特性时，如何优化井壁结构以减少应力集中，防止裂缝的产生，从而提高井壁的使用寿命和整体性能。这项研究不仅提升了井壁工程技术的理论基础，也为实际工程中的井壁建设提供了实用性的技术参考。