由砼强度理论分析井壁的破坏特征和机理

本文根据砼强度理论对淮北等矿区井壁破坏应力特征和破坏形态进行了理论分析,并与模型试验结果和现场井壁实际破坏特征加以对比,从而论证了引起井壁破坏的应力状态及其外荷载条件,并阐述了荷载产生的原因.     

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。     

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.     

概率统计法确定钻井井壁荷载标准值

根据概率理论,将作用于钻井井壁上的荷载分类模化。通过对实测荷载值的统计分析,再经荷载效应组合,确定了钻井井壁荷载标准值及其分布函数,这为钻井井壁设计向概率极限状态设计法过渡提供了重要参数。     

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。     

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。     

含初弯曲缺陷的变刚度井壁整体稳定性分析

针对钻井法施工阶段固井前变刚度井壁结构整体稳定性问题,引入初始弯曲缺陷,建立固井前井壁结构稳定性分析的力学模型,该模型考虑了井壁分段数、节间连接刚度、井壁刚度分布、井壁轴向荷载分布等因素.通过理论推导,结合井壁结构的稳定系数,得出井壁挠度、井壁荷载以及井壁临界荷载的关系式,并编制程序实现了求解.应用程序进行计算,定量分析了上述各个因素对井壁结构施工整体稳定性的影响,并对计算结果进行拟合,得出了井壁结构最大挠度与井壁荷载关系的实用计算公式.     

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。     

夹板式单层玻璃板压弯组合承载性能试验研究

为了研究不同的夹板约束对玻璃板在压弯组合作用(面外受弯和面内承压)的加载全过程中应力和位移的发展,以及压弯组合的作用机理,以试验为基础,结合有限元方法,给出了荷载位移和最大主应力荷载的全过程曲线以及面外极限荷载和面内极限剪力;通过试验数据验证了有限元方法的有效性;求得了各类荷载下应力的控制点。研究表明,夹板约束玻璃板在加载的全过程中,小变形条件下其位移和应力都随着荷载的增长而线性增长,表现出明显的脆性破坏的特征;在压弯组合作用下,两者的作用效应是独立的,它的破坏状态可以用极限面外荷载和极限面面内剪力关系图中围成的矩形区域来判断。     

全长黏结式锚杆拉拔性能数值分析

为了研究全长黏结式锚杆拉拔工况下的应力变形特征,利用FLAC3D建立数值模型,分析锚杆受力特征、土体响应,以及拉拔性能的影响因素。结果表明,(1)锚杆轴力分布沿杆体逐渐减小;(2)随着加载的进行,破坏沿锚杆体迅速传递,最终导致锚杆整体破坏;(3)土体受到锚杆摩阻力的影响,存在被锚杆拉出的趋势;(4)随着围压的增大,荷载-位移曲线在破坏前的线性特征更加显著,锚杆的破坏荷载也逐渐增大,采用指数方程对其关系进行拟合能得到较高的精度;(5)围压的增加能够增大锚杆与周围土体之间的黏结力,但是存在一极限值,当围压增加到一定程度后,并不能提高锚杆的锚固力。     

非线性流下井筒压降影响的水平井产能分析

 大量研究表明,气体渗流受到启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感等因素影响,针对气藏的特征,基于稳定渗流理论,在考虑气体高速非达西渗流的基础上,通过气藏渗流与井筒流动耦合,推导建立同时考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感等因素共同影响的气藏-水平井井筒耦合模型,并通过实例分析研究了各因素对井筒流量分布的影响.研究结果表明：非线性流特征对井筒流量在井筒跟端分布影响较大;井筒管径越小,绝对粗糙度越大,在靠近水平井的趾端部分井筒流量减小幅度越大,而在靠近水平井的跟端部分井筒流量上升幅度越大;非均质性越强,水平井长度越长,井筒中流量减小幅度越大.     

一个立井基岩垮塌事故剖析

立井基岩垮塌是不易见到的，而恩口煤矿立井基岩垮踢事故却很典型。本文应用工程地质力学及岩体力学有关理论进行分析，指出在井筒施工中忽视了工程地质条件的变化，对井筒地压和支护设计也未作重新计算，是造成该井筒基岩严重破坏的主要原因。值得引起同行们的注意并从中吸取教训。图３．表１．参４。     

海上钻井井壁稳定性研究及应用——以A-1井为例

井壁的稳定性问题是一项急需解决的世界级难题,井壁失稳在世界范围内的各个油田中普遍存在。A-1井是一口位于东海某区块的直井,根据相邻已钻井复杂情况统计可知,该区块遇阻、掉块、卡钻等问题频发。将理论分析与数值模拟相结合,通过收集大量的地质、地震、钻井和测井资料,选择合适的理论模型,预测计算了A-1井的地应力、孔隙压力、破裂压力、坍塌压力等,绘制出了地层七压力剖面图,进而得到该井的安全钻井液密度窗口。经与实测点比对,孔隙压力和破裂压力的预测误差均小于5%。基于弹塑性力学理论,分析井壁围岩的应力状态,并利用ABAQUS软件对井壁稳定性进行数值模拟,分析钻井液密度对井筒稳定性的影响。结果表明：在低钻井液密度条件下,井周应变不均匀性明显,最小主应力方向上的井周应变远大于最大主应力方向上的井周应变;而在高钻井液密度下,井周应变较为均匀,没有明显的差异性。研究成果为了解目标区块井壁稳定机理提供了有力工具。     

楔形桩承载力试验研究

为探讨楔形桩在天津地区应用的可行性，研究了楔形桩在竖向桩顶加荷方式下的极限承载力、桩侧摩阻力及桩端阻力的发展规律，并与同条件下等截面桩进行对比，分析其经济效果，证明楔形桩在天津地区具有一定的适用性。     

直槽沟埋式管道的垂直土压力计算模型

针对沟埋式管道中的钢塑转换结构件受到土壤载荷作用,容易发生断裂与变形而导致结构件失效,进而导致管道发生泄漏的问题,运用双剪切统一强度理论,推导并建立了适用于刚、柔性埋地管道的垂直土压力计算模型,通过算例对所建模型的有效性进行了分析与验证.研究结果表明:该模型考虑了主应力和回填土的影响,相较于马斯顿理论,该模型计算的压力降低了40%,为直槽沟埋式管道的垂直土压力计算提供一种新方法.     

超静定结构系统疲劳可靠性分析的蒙特卡洛方法

研究了超静定结构系统疲劳失效的渐进性质,考虑到疲劳损伤的累积及疲劳破坏过程中载荷的重新分起,导出了系统破坏过程中的若干基本关系。在此基础上,建立了用蒙特卡洛方法模拟系统疲劳破坏的实际过程并计算整个结构系统疲劳失效概率的流程。进一步研究了采用重用性抽样技术提高抽样效率的问题。在例题中利用蒙特卡洛方法的计算结果对采用一阶可靠性方法分析的结果进行了检验。     

密封液体流动特性对磁液密封界面的影响

水轮机轴部应用磁性液体密封时,存在密封转速低、不稳定等现象,密封液体流场特性对密封失效有重大影响.基于数值计算的方法,对比了磁性液体动、静密封时密封液体的流场特性,并进行了实验验证.结果表明,密封压力对密封液体流场影响较小,轴转速对密封液体流场影响较大.该结论可为设计水轮机主轴的磁性液体密封装置提供理论指导.     

深立井基岩段井壁地压应力研究

揭示深立井及超深立井基岩段井壁地压应力的理论分析方法,为基岩段立井井壁的优化设计奠定基础。首先将立井基岩段井筒及围岩均按照轴对称受力状况建立力学模型,依据井筒开挖前后围岩受力状态的分析,通过围岩内表面与井筒外壁环向或径向应变相等原理,然后依据轴对称原理、弹性理论、静不定问题的求解方法等理论,求解出基岩段井壁地压应力的分布规律。所举算例得到的结果较为充分地反应了井壁中地压应力在井壁结构设计中的作用。其结果对深立井井壁结构的优化设计具有极为重要的指导作用。     

粉煤灰-石灰改良黄土与压实黄土强度特性对比分析

基于TSZ-3型应变控制式三轴剪切仪,在不同固结围压条件下对不同压实度粉煤灰-石灰改良黄土和压实黄土进行了常规三轴加载试验,研究了竖向加载条件下改良黄土和压实黄土的应力-应变演化关系、强度特性及其破坏方式的差异.研究结果表明:改良黄土的应力-应变曲线以软化型为主,屈服即意味着破坏;压实黄土全部为应变硬化型,可用双曲线描述,属于渐进屈服破坏.固结围压和压实度均会对压实和改良黄土的强度产生较大影响,两者之间的耦合关系共同决定黄土的强度.改良黄土的黏聚力值均远大于压实黄土,内摩擦角略微大于压实黄土;改良黄土在剪切前期强度增长较大,压实黄土的强度随着剪切变形的发展逐步发挥.三轴竖向加载条件下,改良黄土呈脆性滑移破坏形式,压实黄土呈剪缩侧胀破坏.