多荷载耦合作用下立井井壁潜在破坏区的确定

首先采用弹性理论对立井井壁进行了分析,建立了井壁破坏的理论模型,进而采用通用有限元软件ANSYS,建立了立井井壁的大型三维分离式有限元数值模型.运用这两种模型详细研究了多种荷载耦合作用对立井井壁的影响,多种荷载包括:随深度变化的土压力、随时间变化的疏水附加力以及井壁自身重量.确定了立井井壁在这三种荷载综合作用下的应力、应变集中区,论证了井壁破坏理论中疏水附加力理论的正确性,对井壁设计理论以及加固区域的确定提供了一定的理论指导.本文有限元模型的建立方法以及得到的结论,在一定程度上丰富了立井井壁理论的内容,增加了立井井壁理论研究的方法,促进了井壁附加应力说的发展.     

局部荷载作用下立井井壁破坏形式研究

针对立井井壁受局部荷载破坏问题,如因破壁注浆压力过大而导致的井壁破坏,采用有限元数值分析的技术手段,利用大型通用软件ANSYS建立了钢筋混凝土立井井壁的三维有限元模型,详细分析了其在局部荷载作用下应力、应变以及最终失稳形态,找出了其最先破坏位置以及破坏发展过程,指出了与均布荷载作用下破坏形式的不同,为实际工程中立井井壁加固位置的确定及破壁注浆极限压力的确定提供一定的理论依据。同时将ANSYS的屈曲分析应用到立井井壁极限承载力的分析中,避免了繁琐的理论解析过程,建立了一种能够迅速判断立井井壁在局部荷载作用下极限承载力的方法,可以为壁后注浆加固工程进行及时的指导,在现实工程中有着极为广阔的应用。     

钢板混凝土复合井壁的试验研究

本文能通过大量的不同结构形式的钢板混凝土复合井壁的应力和破坏性试验,分析了钢板混凝土复合井壁的受力状态和破坏机理,证明了双层钢板混凝土复合井壁具有很高的承载能力,并指出了现有钢板混凝土复合井壁设计计算方法存在的问题。最后,根据试验和理论的研究结果,给出了双层钢板混凝土复合井壁极限荷载的计算公式。     

冻结立井表土段井壁破坏规律研究

通过对表土段立井井壁破坏原因的分析,以及对危险点的应力状态的研究,揭示了立井井壁破坏的规律性,并以此为依据提出了防范井壁破裂的具体措施,这些措施及文中提及的应力计算解析式和考核井壁破坏的强度理论对施工现场及工程设计均具有较大的指导意义.     

高强钢筋混凝土井壁水平极限承载特性实验

摘要：针对西部地区某煤矿冻结井筒的支护问题,根据相似理论,采用模型实验方法研究了高强混凝土井壁的水平极限承载特性。实验结果表明：井壁结构在水平荷载达到10MPa后,钢筋应力进入屈服应力阶段,表现出明显的塑性流动;井壁破坏荷载达18．4MPa,破坏前混凝土的最大环向应变可达-3400×10^-6。实验结果可为井筒支护参数优选和工程监测提供参数。     

用结构分析方法探索井壁破坏的机理

本文从部分煤矿立井井壁破坏的事例出发,采用井壁结构非线性有限元分析方法,分析了各种外荷载组合与井壁破坏的关系,提出了与实际井壁破坏形态相适应的外荷载组合为较大的竖向负摩擦力和较小的水平侧向力,从而分析得出井壁破坏的主要原因是地下水位的下降,表土地层的固结沉陷,并提出了改善井壁受力条件的措施。     

素混凝土井壁强度准则的模型试验研究

按照相似理论，在不同应力组合下将混凝土井壁进行了模型试验，依据混凝土井壁破坏机理的分析，确定了适合素混凝土井壁破坏的强度准则。     

可缩性井壁接头的竖向稳定性研究

当作用在井壁上的竖向附加力达到一定值时,可缩性井壁接头便产生压缩变形,使积聚在井壁内的竖向应力得以释放,从而可防止井壁破坏。采用ANSYS有限元软件对祁南二矿箕斗井的可缩性井壁接头竖向稳定性进行计算分析,即接头的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。计算结果表明:可缩性井壁接头发生竖向失稳的临界荷载为24.42 MPa,而其竖向极限承载力为20.30MPa,由此可见该可缩性井壁接头不会发生竖向失稳破坏,竖向极限承载力即为设计计算的控制荷载。     

内爆炸荷载作用下立井井壁动力响应的解析解

本文以弹性力学及板壳理论为基础推导出圆筒立井井壁在掘进爆破荷载下的应力分布的解析解，并与实验数据基本吻合，从而使理论解得到了验证，为制定立井井壁的防护措施提供了理论依据。     

冻结井混凝土预制块砌体及其井壁结构的试验研究

本文通过可压缩板或水泥砂浆等不同砌缝材料的混凝土预制块砌体力学性能试验,以及混凝土预制块井壁的大型结构试验,得出了混凝土预制块井壁在均布和非均布荷载作用下变形特征、荷载与位移曲线、破坏形态和承载能力,为冻结井采用该种井壁的设计计算和施工中井壁变形的控制提供了试验数据。     

钢筋混凝土井壁合理厚度及计算方法

本文分析了双层钢筋混凝土井壁存在的问题,提出了充分利用外层井壁强度减小内壁厚度的设想,并提出了提高井壁混凝土标号,加锚固钢筋等使井壁减薄的措施。     

砼井壁的应力和极限承载能力的有限元计算

本文选用了正交各向异性体的本构关系和适应于砼井壁特性的强度准则,编制了对砼井壁进行数值分析的非线性有限元程序。并采用此程序分别对砼井壁在承受均布荷载和非均布荷载条件下的应力分布和极限承载能力进行了计算分析,其计算结果与实验结果得到了良好的吻合。     

地层沉陷时井壁承受竖向附加力的有限元分析

通过对淮北、徐州等矿区井壁发生破坏情况的分析，指出了竖向附加力是导致井壁破坏的根源。编制了井壁结构空间轴对称问题弹塑性有限元程序，并采用它对上述破坏井壁进行了计算分析，得到了地层沉陷时井壁承受竖向附加力的数值，从而可为井壁设计提供参考依据     

钢筋砼井壁的强度特征及设计计算

本文根据井壁模型试验的结果,对钢筋砼井壁的强度特征作了分析,发现在井壁中的配筋对提高其强度作用不大,并根据试验结果和极限平衡条件得到了井壁极限承载能力设计计算公式。     

不同地应力状态下水力压裂的破裂模式

分析了水力压裂中各种可能的破裂模式及其相应的破裂压力,并给出了实际上究竟发生了哪类破裂的判定方法。分析表明,孔壁处的初始破裂模式依据不同的地应力状态和岩石的物理力学特性而表现为纯拉破坏或剪切破坏,且引起铅直剪切破裂的应力状态有两种不同的组合方式。     

油套管螺纹联接粘扣失效过程的试验研究

油套管螺纹联接中,粘扣失效问题一直是影响油套管安全性和工作寿命的关键。设计了一台能够模拟油套管螺纹联接的实验装置。以P-110S油套管螺纹为研究对象,试验观察了螺纹表面形貌随着不同的加载和摩擦而发生改变的过程,分析了接触应力大小对发生粘扣失效的影响规律;采用实际应用中的拧紧齿面接触应力进行试验,观察了螺纹齿面逐渐发生粘扣失效过程的表面形貌,得出在接触应力为300MPa时,P-110S油套管螺纹大约拆卸4次即发生粘扣失效的结论,这与目前工业界中的最大装拆次数是吻合的。     

正交异性桥面板典型焊接接头应力强度因子修正公式

正交异性桥面板应用广泛,其焊接接头的疲劳破坏是导致桥面板结构失效最主要的原因。采用断裂力学的方法评价正交异性桥面板典型焊接接头的疲劳性能是工程领域主要的研究方法,但已有的应力强度因子公式存在精度不高、疲劳寿命预测不准等问题。以Baik等学者提出的应力强度因子公式为基础,修正了原有公式的物理概念;并通过回归有限元模型中的数据,得到了修正的应力强度因子计算公式。经与现有试验研究结果的比较,验证了修正公式在焊接接头疲劳寿命预测上的可靠性;并证明了其在正交异性桥面板工程中的应用价值。     

多故障状态复杂系统的模糊综合评价

随着可靠性系统的复杂化,系统故障也分为了多个层次,既存在危险性故障(对系统产生致命性的危害),又存在安全性故障(使系统出现问题但不会产生致命性的危害),有的系统需要较高的可靠性——系统不会频繁地因为发生故障而停歇;有的系统需要较高的安全性——不要发生危险性故障.研究提出了多故障状态系统的3个不同的指标:可靠性,安全性,经济效益性,给出了其计算公式,并针对指标的多样化,运用模糊综合评价法分析最优系统,最后给出了实例分析.     

边坡失稳系统的固流耦合模型

在考虑边坡岩体物理力学性质不均一性及地下水渗透力分布不均匀性的条件下,将边坡失稳作为一个系统来定性地分析其在失稳过程中的机理,建立了边坡失稳系统固流耦合的数学模型,并结合算例分别对应力和位移进行了耦合分析,从而验证该数学模型的可靠性。     

应力张量不变量和强度理论

现有强度理论有其合理的内核,并在实践中卓有成效。作者从应力张量不变量出发,提出一些现有强度理论的缺点或不足之处,根据应力张量不变量理论和归纳方法提出了可能的统一的强度理论。随着人类与自然斗争深入,可以预见统一强度理论的必要性日益紧迫。论文最后给出这一理论的实际应用,以及与现有强度理论的比较。