丁集矿深厚表土冻结井壁结构设计研究

根据淮南地区深表土冻结井壁设计成功的经验,采用工程类比和有限元数值模拟相结合的方法对丁集煤矿冻结井壁结构和内力进行计算,获得了丁集矿深表土地层井壁合理的设计参数及施工工艺,并为类似冻结井壁设计工程提供了科学指导。     

深井冻结双层防水井壁结构模拟试验研究报告——淮南潘二南风井

一、引言目前,在两淮煤炭基地竖井建设中,一般皆采用冻结法通过深厚的松软含水表土层,取得许多经验。但在表土的设计施工中,对冻土墙的厚度,双层防水井壁的承载能力,井壁厚度以及防水效果等问题,国内尚未完全解决。因此,我们与淮南煤研所协作,以潘二南风井的井壁结构为条件进行模拟试验,测定双层防水井壁的承载能力,截面应力分布规律以及径向变形情况,从而为设计井壁结构及其厚度提供依据,并进一步为探索合理的井壁厚度计算公式奠定基础。     

不均匀侧压下冻结井壁结构的有限元分析

本文编制了不均匀侧压下混凝土井壁结构分析的非线性有限元程序，并用它对井壁结构模型进行了计算分析。结果表明，在不均匀侧压下现行设计的冻结井壁中不会出现拉应力和具有很高的承载能力，其计算值与试验图较好地吻合，从而为冻结并用采用混凝上井壁支护提供了设计依据。     

砼强度准则在井壁结构中的应用研究

本文根据井壁结构模型试验结果,对目前具有代表性的复杂应力状态下的砼强度准则进行了分析和对比,找到了一种比较适合于井壁结构的砼强度准则,从而为井壁结构承载能力的合理计算提供了理论基础.     

双层钢板混凝土复合井壁设计计算方法研究

通过对双层钢板混凝土复合井壁结构受力分析指出,由于内、外钢板筒的约束作用,中间混凝土层完全处于三轴受压应力状态,混凝土抗压强度得到了较大程度地提高。根据现行混凝土结构设计规范关于多轴应力状态下混凝土强度验算的相关规定,提出了双层钢板混凝土复合井壁设计计算新方法,并得到了模型试验的验证,通过实例计算结果表明,采用这一新方法设计的井壁结构不但安全可靠,而且还可大大降低井壁混凝土的设计强度等级或减薄井壁厚度,解决了特厚表土层钻井井壁结构的设计计算难题。目前,该方法已应用于工程实际的井壁结构设计中。     

井壁结构中混凝土强度提高系数的研究

通过对井壁结构中混凝土受力状态的分析．指出了混凝土由于处于复杂应力状态下其抗压强度将有较大程度地提高，根据井壁结构模型试验结果，得到了井壁结构中混凝土抗压强度提高系数的回归公式．从而为井壁结构的合理设计提供了试验依据。     

矿山立井井壁的变形预测模型

为对矿山立井井壁的受力变形情况进行合理预测分析,保证井筒施工过程安全可靠,及时调整施工方案,优化井筒设计;以鸟山矿为例,采用对井壁混凝土应力变化情况进行现场监测的方法,结合钢筋混凝土弹性理论,把井壁作为空间受力问题,以弹性理论的井壁破坏预测模型为基础,运用Matlab软件对监测数据进行拟合处理,得到了井壁破坏预测的数学模型,进而对井壁的受力变形情况进行了预测分析.结果表明:该预测结果与工程实际观测数据相吻合,解决了井壁突然破裂而无明显预兆的难题,降低了矿井井壁破裂所造成的经济损失及人员伤亡,为其它矿井建设积累了经验.     

井壁稳定性技术研究及其在呼图壁地区的应用

为了能充分利用测井等资料较精确地计算井壁受力状态和井壁坍塌压力 ,以设计合理钻井液密度窗 ,保证钻井过程中井壁稳定性 .通过对井壁失稳现象、机理及井壁应力状态的分析和计算 ,对井壁失稳问题进行了较为深入的研究 ;结合测井资料和地层破裂试验结果 ,分析并建立了一套计算地层坍塌压力及地层相关物理力学特征参数的方法和模型 .通过应用克拉玛依油田呼 2井的测井资料进行分析计算并与实际结果进行对比 ,结果表明 :地层坍塌压力和安全钻井液密度窗的计算结果吻合现场实际情况 .所提出的方法和计算结果 ,将为呼图壁气田开发过程中安全快速钻井技术提供可靠的技术基础     

非均匀水平应力场中井壁结构的优化设计研究

为了寻求非均匀水平应力场中井壁的合理结构,克服传统等厚井壁在非均匀水平应力场中因应力分布不均而造成井筒结构局部挤压过度而发生破坏,本文用内壁为圆、外壁为椭圆的井壁结构代替原来的等厚井壁,利用有限元数值计算软件,对井壁结构的受力和变形进行数值模拟分析,运用有限元软件的优化设计模块,对特定条件下非均匀水平应力场中井壁的断面形状进行了优化设计研究.研究结果表明:非均匀水平应力场中,等厚度的圆形井筒内壁应力分布并非均匀,不利于井筒稳定性的保持;采用外壁为椭圆形,内壁为圆形的井壁结构,可实现井壁中应力分布状态基本均匀的效果;在外壁从圆形向椭圆形过渡中存在一个最优点,偏离最优点两端越远应力分布越不均匀,这个最优点就是井壁应力分布状态最均匀的状态点,此时井壁的变形、应力分布比较合理,对井筒的稳定性非常有利.     

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。     

厚表土层中滑动可缩井壁结构设计

研究了厚表土层中有竖直附加存在捍的新型井壁结构形式,阐述了滑动可缩井壁结构各部分的受力特点和计算模型,提出了新的井壁设计方法,为工程设计和应用提供了可靠的依据。     

井壁稳定性技术研究及其在呼图壁地区的应用

为了能充分利用测井等资料较精确地计算井壁受力状态和井壁坍塌压力，以设计合理钻井液密度窗，保证钻井过程中井壁稳定性，通过对井壁失稳现象、机理及井壁应力状态的分析和计算，对井壁失稳问题进行了较为深入的研究；结合测井资料和地层破裂试验结果，分析并建立了一套计算地层坍塌压力及地层相关物理力学特征参数的方法和模型，通过应用克拉玛依油田呼2井的测井资料进行分析计算并与实际结果进行对比，结果表明L：地层坍塌压力和安全钻井液密度窗的计算结果吻合现场实际情况，所提出的方法和计算结果，将为呼图壁气田开发过程中安全快速钻井技术提供可靠的技术基础。     

井壁混凝土强度准则的试验研究及其应用

根据井壁结构模型试验结果,得到了井壁砼强度准则的回归公式,从而为井壁结构承载力能力的合理计算提供了理论基础。     

立井井壁厚度的围岩压力最大值确定法

根据立井井壁破裂事故的调研,将井壁变形灾害分为五类,提出采用适当强度的井壁承受常规围岩压力;预测可能发生变形灾害的类型,设计谐调变形井壁结构,躲开井壁不可承受的灾害性荷栽。推出了由围岩压力最大值确定井壁厚度的简化计算公式,通过与精确解进行对比分析,给出了该简化公式的误差补偿系数。千米深立井的井壁结构设计实践与分析表明：此简化公式不仅便于工程应用,而且所设计的井壁能够满足“安全可靠、经济合理”的要求。最后讨论了井壁设计厚度的合理区间、井壁混凝土强度的合适等级,对抵御不同变形灾害的谐调井壁结构形式进行了初步讨论。     

立井井壁破坏机理的力学模型与分析

对冻结法施工的立井井壁破坏原因进行分析研究，建立了合理的力学模型，推导出井壁的应力计算式。针对具体实例进行分析与验证。分析研究表明导致立井壁破坏的主要原因是井壁负摩擦力和温度应力。为立井设计和修复提供了依据。     

高强混凝土井壁结构的试验研究及其应用

通过对高强混凝土井壁结构模型的试验研究，得到了高强混凝土井壁极限承载能力与混凝土抗压强度之间的相互关系，指出了高强混凝土井壁具有很高的承载能力、且是解决深表土井筒支护的最有效途径。     

内层钢板高强钢筋混凝土复合井壁数值模拟

为解决深厚冲积层冻结井筒的支护难题,采用有限元软件对内层钢板高强钢筋混凝土复合井壁结构的强度特性进行了数值模拟。计算结果表明,提高混凝土强度等级、增大厚径比和加大内层钢板厚度可显著提高该种井壁的承载能力,而配筋率对井壁承载力影响很小。根据数值模拟计算结果,回归得到了内层钢板高强钢筋混凝土复合井壁承载能力计算公式,计算方法简单,可用于该类井壁结构设计参考。     

利用图版法预测欠平衡钻井井壁稳定性

与常规钻井液钻井相比,欠平衡钻井技术在提高机械钻速、保护油气层等方面有着无可比拟的优势;其中井壁稳定是欠平衡钻井过程中最为突出的问题。目前对于欠平衡钻井没有一套合理的井壁稳定分析方法,给现场钻井带来很多困难,需要进行欠平衡钻井井壁稳定性预测方法研究;通过建立坍塌周期图版来预测欠平衡钻井井壁稳定性。介绍了井壁坍塌过程动态计算模型研究、坍塌周期图版绘制、现场试验验证和现场应用。结果表明:国内外首次以坍塌周期图版的形式进行欠平衡钻井井壁稳定性动态预测,坍塌周期图版能够确定合理的钻井液密度,预测井壁坍塌的程度,为欠平衡钻井的设计和施工提供理论依据,是欠平衡钻井技术的配套技术,具有良好的推广应用前景。     

基于正交试验的高强井壁设计分析

为了解决西部深井井筒建设中存在的问题,采用了正交试验方法进行井壁的设计,并根据相似理论建立了井壁模型,然后对建立的井壁模型进行分析。分析结果表明:影响高强钢筋混凝土井壁的因素中,提高混凝土强度等级、厚径比和壁厚能显著提高井壁的承载能力,而配筋率的提高对井壁承载能力影响很小。因此,高强井壁的设计应考虑以上因素的影响并结合实际工程选取参数。     

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。