井壁漂浮下沉期应变分析

对河北省唐山市某竖井工程施工中井壁漂浮下沉过程中任意断面的环向应变进行了弹性力学分析与有限元数值分析,通过将计算结果与实测数据进行对比,二者均与实测数据吻合较好,弹性力学解答、有限元数值分析结果与实测数据均表明环向应变与下沉深度几乎呈线性关系.有限元数值分析结果和实测数据表明,在此施工阶段中环向应变大于竖向应变.     

考虑松动圈影响的公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法

为研究公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法,基于极限平衡法推导,并与官田竖井实测数据进行了对比验证,最后分析了竖井直径、侧压力系数、围岩等级对竖井围岩压力的影响规律。结果表明:1）与实测数据对比结果显示,本文公式的平均误差度12.85以内,相比其他公式的误差度在180以上,使相对误差减小了167.15以上,可指导工程人员进行竖井的施工设计。2）竖井开挖直径越大,竖井井壁围岩压力越大,但是围岩压力的增长幅度随直径增大而逐渐减弱。3）在未达到极限深度之前,侧压力系数越大,竖井井壁围岩压力越大;达到极限深度以后,不同侧压力系数下井壁的围岩压力一样大。侧压力系数越大,井壁围岩压力随竖井深度的增长越大,更快达到最大井壁围岩压力,即极限深度越小。4）围岩等级越高,竖井的井壁围岩压力越小,在达到极限深度之后的围岩压力也越小。     

地铁超深竖井及超小曲率半径隧道施工技术

以北京地铁3号线东四十条站改扩建施工为背景,阐述了复杂城市环境下超深地铁竖井、深埋大断面马头门及超小曲率半径曲线形隧道的施工技术方案,运用FLAC3D对该方案下的地表沉降及支护结构应力-应变规律进行研究,并与现场检测数据进行对比.结果表明:施工引起的地表沉降控制效果较好,地表沉降影响范围基本控制在竖井井口5m之内;施工过程中竖井井壁支护结构的水平收敛变形量、拉应力和剪应力值均会随着马头门施工的进行而不断增大,但施工结束后井壁结构的变形及应力仍然控制在设计范围内.模拟结果与监测数据基本吻合,研究成果可为今后此类工程提供一定的参考.     

竖井井壁竖向附加力的理论计算方法

从弹性力学的空间轴对称问题出发,从理论上推导建立了竖井竖向附加力的应力表达式.分析该应力表达式可知,在竖向附加力作用下,井壁所受的径向、环向压应力值均为零,竖向附加力对井壁的作用主要体现为轴向压应力,且轴向应力在沿井壁厚度方向几乎无变化,因而可以将作用在井壁外侧的竖向附加力等效为作用在井壁横截面上的均布力.利用该应力表达式对某铁矿竖井井壁竖向附加力进行了计算,得到了井壁应力状况.     

引入环向压应力系数的竖井井壁空间被动土压力新解

若采用哈尔-卡门完全塑性准则,通过简化滑移线法求解的竖井井壁空间被动土压力值偏大,在工程应用中偏于保守.为了更加准确地计算竖井井壁的空间被动土压力值,引入一个环向压应力系数,对哈尔-卡门完全塑性准则进行修正,此时井壁围岩微元体上径向正应力最大、环向正应力次之、轴向正应力最小,并针对轴对称竖井围岩被动极限平衡状态开展分析...     

基于渗流-应力-损伤耦合模型的泥页岩井壁稳定性研究

石油钻井过程中,泥页岩地层井壁稳定性研究十分复杂。本文在连续损伤力学理论基础上,将塑性损伤演化及渗流相互耦合的概念引入Mohr-Coulomb破坏准则,建立了基于等效塑性应变的损伤演化模型,给出了泥岩的渗透性的演化方程。以中国西部某油田实际钻井过程为例,建立了井壁稳定分析模型。计算过程中考虑了围岩损伤引起的弹性模量、黏聚力和渗透系数的变化,得到了井壁围岩损伤、渗透系数、应力、塑性应变、孔隙压力和位移的分布规律。结果表明,井壁附近岩石的损伤演化对围岩塑性区的塑性应变和应力分布有明显影响。钻井液密度的高低,会造成井壁在水平最小主应力方向上的剪切损伤或在水平最大主应力方向上的拉伸损伤。当损伤达到极限时,会造成井壁围岩的破坏。     

深厚覆盖层中竖井井壁负摩阻力分析

结合某深厚覆盖层土层超深竖井工程,利用有限元分析软件,对竖井井壁在含水层疏水沉降作用下的负摩阻力进行模拟研究.通过研究得出了以下结论:底部含水层疏水沉降引起的竖井井壁负摩阻力沿整个井土接触面分布,并呈现出"两头小,中间大"的分布规律;负摩阻力峰值一般不在含水层内产生,而是在竖直方向上离疏水面最近的土层内产生;负摩阻力值的大小受降水深度的影响要比受水平距离的影响大;负摩阻力的大小随着降水时间的增加而增加.     

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.     

软土地层浅部隧道施工引起的地表移动分析

根据弹性力学理论给出了软土层浅部隧道开挖地表下沉预测分析的二维理论模型,并用于隧道开挖引起地表下沉的预测分析.在分析过程中,采用Matlab软件进行数值积分计算和图形绘制.通过具体的工程实例计算分析表明,理论计算结果与工程实测资料一致.     

井壁结构实验台在我院基本建成 今年已开始进行井壁结构实验

安徽省两淮煤田是我国煤炭重点建设地区,但在新井建设中,井筒穿过的表土深,流砂层厚,地压大,合理的井壁结构和设计计算方法是一个急待解决的问题。我院在安徽煤炭公司及有关单位的支持与配合下,自一九八○年起开展了《井壁结构》的科学研究工作。它的目的是:通过井壁结构试验和理论分析,研究各种井壁结构的内力和强度及其与应变关系等,为解决深井冻结和钻井合理的井壁结构及设计计算方法提供依据。     

基于监测信息的井壁广义附加力数值模拟反演

竖直附加力是导致井壁破裂的关键因素,合理确定该附加力的大小对于分析、预测及评价井壁的安全状态有重要意义.有限元模拟表明,水平地压保持不变时,随竖向附加力的增加,井壁竖向压应变呈增大趋势,而环向压应变呈减小趋势;而实测结果却显示井壁竖向、环向应变均呈受压增加趋势.文章以某深厚表土层中的井壁为例,通过实际监测信息指导下的有限元模拟反演分析,得到竖向附加力和水平地压的增加量,有限元模拟结果与实测吻合,为正确分析井壁结构的外载荷提供了一种基于监测与数值模拟结合的方法.     

开切双卸压槽井壁与表土共同作用的力学特性

利用ANSYS分析软件对开切双卸压槽井壁与表土共同作用的受力机理进行了分析。通过计算可知,开切单卸压槽后内层井壁竖向应力衰减率为38.6%左右,开切双卸压槽后内层井壁竖向应力衰减率为59.5%左右。由此可见,开切双卸压槽极大地改善了内层井壁的受力状况。内层井壁开切双卸压槽后,当地表再次下沉且下沉量小于卸压槽的允许压缩量时,井筒内、外壁和地层变形协调,内层井壁上的竖向应力以及外壁上的竖向摩擦力均没有急剧变化。     

竖井工程支护混凝土结构差异分析

竖井工程是矿山开拓的主要工程,也是矿山生产期间服务周期最长的工程,竖井支护的混凝土结构是形成人工井壁的核心,关系井筒寿命周期内的安全使用。通过竖井工程设计理念诠释,支护结构施工调查分析,对竖井井壁实际状况给予了记录,并进行了结构差异分析。     

竖井井壁治水综合治理法

本论文主要介绍的是邢东矿通过对国内竖井井壁防治水方法的考察,了解其方法,根据实际地质情况和淋水情况,独立的研究制定出了一套行之有效的竖井井壁治水综合治理方案——井壁导水法兼井壁截流法。通过其方法的实际应用,彻底的解决了邢东矿主井淋渗水问题。该方案特点施工简单,工期短,对井壁没有任何损害,投资少,效益高,治理效果显著,且可对收集到的水重新再利用等诸多优点。本文内容包括对国内对竖井井壁防治水方法的介绍,邢东矿地质简介,井壁导水法、井壁截流法的概述等多方面内容。     

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。     

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。     

开切双卸压槽井壁与表土共同作用的力学特性

利用ANSYS分析软件对开切双卸压槽井壁与表土共同作用的受力机理进行了分析。通过计算可知，开切单卸压槽后内层井壁竖向应力衰减率为38．6％左右，开切双卸压槽后内层井壁竖向应力衰减率为59．5％左右。由此可见，开切双卸压槽极大地改善了内层井壁的受力状况。内层井壁开切双卸压槽后，当地表再次下沉且下沉量小于卸压槽的允许压缩量时，井筒内、外壁和地层变形协调，内层井壁上的竖向应力以及外壁上的竖向摩擦力均没有急剧变化。     

深基坑倒挂井壁法开挖对地层变形影响研究

为了研究倒挂井壁法基坑施工过程中周围土体和井壁的变形情况,以位于成都市牛市口的我国首个共享单车智能停车库基坑工程为背景,通过施工现场人工测量和自动化监测数据分析了基坑附近地层变形情况,然后采用有限差分法建立井壁-土体共同作用的三维计算模型,将模拟结果与监测结果进行对比,研究了基坑周围土体竖向沉降和基坑井壁横向收敛的变化规律。结果表明:倒挂井壁法能保证较小的施工变形,且施工变形以水平向变形为主;采用倒挂井壁法施工,土体在施工初期会出现少量隆起,然后随土体开挖而下沉,当初衬封底之后,基坑周围土体不再发生沉降;基坑井壁横向收敛最大值发生在井壁约0.7倍深度位置。     

基于CFD动网格的双箕斗运行气动侧向力研究

深井安全间隙是矿井向深部延伸要解决的典型提升问题之一,箕斗运行引起的空气动力响应是开展深井安全间隙研究的首要分析因素,也是引起箕斗偏摆的主要原因。将基于CFD的空气动力学计算引入到竖井箕斗运行过程气动压力分析中,依托某金属矿山工程背景,应用计算流体力学(CFD)的动网格技术和标准κ-ε双方程湍流模型对箕斗运行过程中的外流场压力变化进行数值分析。通过监测双箕斗运行相向、相会、背离的整个过程中箕斗侧向压力的变化,对箕斗稳态运行及相遇瞬态过程中的压力变化进行研究,并与国内外相关研究成果对比分析。研究表明:箕斗相会的过程中,流场变化剧烈;箕斗的侧向压力值瞬间增大,首先朝向井壁方向,而后反向增加至最大值,最后恢复稳态运行。对于高速提升的深井安全间隙确定,应充分考虑气动侧向力引起的箕斗偏摆;高速提升的深竖井断面布置应加大提升容器与井壁之间的安全间隙,适度增加提升容器之间的安全间隙。     

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.