本文以思山岭1500m超深竖井施工为研究实例,以竖井开挖过程中井壁围压计算方法为研究对象,评价不同深度井筒稳定性并对井壁结构进行优化设计,并采用相应支护措施控制围岩变形和井壁围压。 本文首先从思山岭深竖井的工程地质条件、施工技术方法着手,结合井筒涌水提出治理措施。通过岩石力学实验和GSI围岩分级系统确定节理岩体强度,初步判断围岩岩爆倾向性,并提出岩爆治理措施。 然后考虑中间主应力和应变软化条件,分别推导出均匀压力下、非均匀压力下、有衬砌和无衬砌条件下井壁和围岩应力解析表达式,对比现场实测和数值模拟结果,讨论理论解析的可靠性。根据竖井掘进过程中井壁和围岩应力变化,判断深竖井围岩及支护结构在不同深度的稳定性,利用FlAC3D模拟不同深度和不同井壁材料下井壁安全系数,提出合理支护建议。 最后采用约束收敛法,考虑井壁围岩相互作用,结合竖井施工过程中井壁围岩的应力变化趋于平衡,提出合理施工顺序和井壁结构。针对深竖井施工中常见的高应力、高渗透压、高地温和岩爆破坏分别提出相应的控制技术措施。