摘 要：立井井壁穿過泥巖等軟弱巖層時(shí)，為了改善井壁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，通常井壁外部加設(shè)置瀝青滑動層。為了獲得合理的瀝青滑動層材料配合比，通過對組成材料進(jìn)行多次試配，根據(jù)力學(xué)性能要求進(jìn)行篩選，獲得最優(yōu)化的配合比為1：0.4:1.1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為井壁支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。

　　關(guān)健詞：軟弱巖層,瀝青滑動層,配合比

　　1立井井壁滑動層的應(yīng)用

　　在特殊地層條件下，井壁受力問題是一個(gè)動態(tài)、空間問題，而不是靜態(tài)、平面問題。因此，在新的井壁設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分認(rèn)識井壁與地層的相互作用;充分考慮特殊地層對井壁所造成的豎直附加荷載;考慮井壁自重、井筒裝備重量和井塔重量;考慮溫度變化可能造成的附加荷載，按空間問題理論進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，用第四強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。

　　滑動可縮井壁的外壁為設(shè)有豎向可壓縮層的鋼筋混凝土圓筒,內(nèi)壁為普通鋼筋混凝土整體井壁,內(nèi)外壁間為有一定厚度、有流變特性的滑動層，當(dāng)表土下沉?xí)r,外壁可隨地層下沉,以限制豎直附加力的增長。滑動層可解除內(nèi)、外壁間的約束,減少附加力對內(nèi)壁的影響,并使內(nèi)壁受力均勻。

　　2 瀝青板滑動層的特點(diǎn)

　　選用瀝青混和料作為滑動層的原因是：瀝青具有一定的承載能力，流動性大，防水性能好等特點(diǎn)，加入一些其他材料，旨在提高其收縮性和韌性，便于加工成型和施工。這樣，由于瀝青板滑動層的存在，對于沿水平方向圍巖膨脹變形而施加于井壁的壓力，可起到一定的緩沖作用，且可均勻地將圍巖壓力傳遞到井壁上，使得井壁承受均勻壓力，從而有效改善井壁的受力狀態(tài)。沿縱向?yàn)r青板滑動層可衰減或消除作用于井壁的豎向附加力。

　　3 瀝青板滑動層配合比實(shí)驗(yàn)

　　3.1 瀝青板滑動層材料性能要求及原材料選擇

　　對于滑動層材料，由于其主要起滑動和緩沖作用，所以要求其具有較大的流變性，適當(dāng)?shù)目煽s性，并具有一定的承載能力。也就是說，此材料的使用，既要滿足降低井壁受到附加力作用、調(diào)整不均勻地壓以改善井壁的受力狀況，又要具備一定的流變性、可縮性和強(qiáng)度。

　　根據(jù)早期在相關(guān)方面的研究成果，并參照瀝青板滑動層的性能指標(biāo)要求，初步確定采用三種材料復(fù)合，即瀝青、膨脹珍珠巖和粉煤灰摻合物。

　　3.2 瀝青滑動層材料抗壓試驗(yàn)

　　(1)試件制備

　　把瀝青放入鍋內(nèi)，進(jìn)行加熱，待瀝青溶化后，然后按一定的比例加入粉煤灰和珍珠巖，用鏟子拌合，并及時(shí)裝模、壓實(shí)，等到試樣冷卻后拆模，配制成瀝青制品。根據(jù)配比的不同配制出五組試樣(每組三個(gè))，各成份重量比如下表。

　　(2)試驗(yàn)步驟

　　A.用游標(biāo)卡尺測量的直徑和高度精確度為0.1mm，(每種配比試驗(yàn)3個(gè))，各測4個(gè)點(diǎn)，取其算術(shù)平均值。

　　B.把試件正確地放置在壓力機(jī)的壓板間，且垂直與壓力方向，并對其加載，加載速度控制在0.02~0.025MPa/s之間;

　　C.邊加載邊讀取分級荷載的壓量，直至壓縮量達(dá)到50%時(shí)為止，此時(shí)強(qiáng)度為本材料單軸抗壓強(qiáng)度。每組配比進(jìn)行3次類似試驗(yàn)。

　　(3)試驗(yàn)結(jié)果

　　由上表可見，Ⅳ組單軸抗壓強(qiáng)度大于另外三組配比的瀝青層材料。因此，可對第Ⅳ組配比進(jìn)行進(jìn)一步深入試驗(yàn)研究。

　　3.3 瀝青板滑動層抗剪試驗(yàn)

　　A.模型制作流程同抗壓試驗(yàn)相同，采用第Ⅳ組配比制作模型進(jìn)行試驗(yàn)，

　　B.試驗(yàn)步驟

　　(1)用游標(biāo)卡尺測量的直徑和高度精確度為0.1mm，(每種配比試驗(yàn)3個(gè))，各測4個(gè)點(diǎn)，取其算術(shù)平均值。

　　(2)把試件套入剪切模具，正確地放置在壓力機(jī)的壓板間，調(diào)整好剪切方向，并對其加載，加載速度控制在0.02～0.025MPa/s之間;

　　(3).邊加載邊讀取分級荷載的壓量，直至試件被剪切破壞為止，此時(shí)強(qiáng)度為本材料抗剪強(qiáng)度。每組配比進(jìn)行3次類似試驗(yàn)。

　　C 試驗(yàn)結(jié)果

　　4結(jié)論

　　根據(jù)多種材料、多種配合的試配及篩選，參照要求的性能指標(biāo)，最后決定采用三種材料復(fù)合，即瀝青、膨脹珍珠巖和粉煤灰摻合物。由試驗(yàn)結(jié)果可知，第Ⅳ組配比的瀝青板滑動層材料的單軸抗壓強(qiáng)度大于其它配比的瀝青板滑動層材料的單軸抗壓強(qiáng)度，因此，第Ⅳ組配比的瀝青滑動層材料的粘聚性要比另三組的好。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出最優(yōu)的瀝青滑動層材料最優(yōu)配合比，為現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為井壁支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。

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