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。     

不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构试验研究

通过不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构模型的试验研究．得到了混凝土井壁具有很高的承载能力和现行设计的冻结井壁中不会出现拉应力．从而为我国冻结井筒采用混凝土井壁代替钢筋混凝土井壁的探讨提供了试验依据。     

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.     

特厚冲积层冻结井壁受力机理与设计优化

为解决特厚冲积层冻结井筒的支护难题,对井壁受力机理和设计优化方法进行了探讨.井壁实际受力状态分析表明:特厚冲积层冻结井筒,外层井壁的内缘混凝土处于"拉-压"二向应力状态,其中环向处于压应力状态,竖向则处于拉应力状态;而内层井壁的内缘钢筋混凝土处于"压-压"二向应力状态,其中环向压应力是由静水压力或层间压力引起的,竖向压应力则是由自重应力等引起.根据现行混凝土结构设计规范,提出了特厚冲积层冻结井壁设计优化方法.工程实例应用结果表明:采用这一设计优化方法不但可以减薄井壁总厚13%,而且它与现行国家混凝土结构设计规范相衔接,各项参数取值有法可依,优化后的井壁工作状况正常.     

地基不均匀沉降条件对大直径钢波纹管涵受力特征分析

本文结合数值模拟,采用有限元分析软件对不同地基条件下的大直径钢波纹管涵的地层受力及变形特性进行建模及计算,分析了波纹管涵的安全性及可靠性,同时也分析了管涵周边的应力分布规律,对工程具有指导意义,结合以上钢波纹管的特性,在施工中采用合理的施工工艺,保证钢波纹管涵的成品质量。     

螺栓群受力不均匀时承载力分析

螺栓连接在满足构造、施工的要求下,简要分析了偏心受剪、受拉螺栓群的承载力计算,通过举例分析了等直径、等间距排列螺栓承载力计算。     

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。     

不同光照条件下数字CCD相机响应不均匀性研究

从理论上分析了数字CCD相机光电响应不均匀性的原因,通过建立数字CCD相机响应不均匀性测试系统和三维模型,推导出了数字CCD相机响应不均匀性的计算公式,对数字CCD相机的响应不均匀性进行测量与分析,给出了测试系统的结构框图和部分测试结果.     

复杂受力条件下重力式结构基底应力的实测研究

以大跨径悬索桥的锚碇工程为例,阐述了岩质地基上重力式结构的受力特点及其基底应力监测的意义和方法．根据132个应力测点在4a内的88次实测资料,分析重力式锚碇的传力机理．研究成果表明,在巨大上拔力和水平向拉力作用下,锚碇基底应力的变化过程是复杂的．在主缆力施加的初期,锚块后侧基底应力即呈下降趋势,而前侧则具有支点的作用,基底应力呈上升趋势,但随着主缆力的增大,锚块前侧的支点作用丧失．鞍部基底应力变化过程类似于锚块,但不同步．锚碇前侧水平向抗力几乎与基底摩阻力同时逐渐发挥,所以,虽然锚碇的抗滑稳定具有较大的安全储备,但锚碇前侧抗力体仍需承受较大的水平推力．     

重载作用下路面结构不均匀破坏特性

为了研究路面结构中同一层面强度不均对路面的影响,进行了车辆的轴重及其轮胎接地面积和压力的研究,基于实际轴载的作用形式,应用弹性层状体系理论建立路面结构的有限元模型.分析了重载作用下,公路沥青路面路面结构的力学响应.分析结果表明,在路面结构同层材质不均的情况下,沥青路面损坏的主要原因是轴载对路面结构作用产生过大的不均匀沉降使路面一次性加载在路面产生水平方向的拉应力导致拉张破坏.     

浅滩上不均匀流结构的研究

本文首先对河流中的浅滩进行概化,通过水槽试验测出了浅滩上水流的动水压力分布、流速分布和床面剪应力沿程变化.在此基础上根据水动力学基本原理进行了理论分析,应用恒定二元流的基本微分方程式,导出了浅滩上剪应力沿水深分布,水面比降沿程变化和混合长度及紊动交换系数的沿水深分布.最后,对收缩水流与均匀流结构的差异,收缩角及水深的影响等进行了讨论,并对浅滩洪淤枯冲规律进行了解释.     

搭接墙结构的受力机理分析

本文分析搭接墙结构的受力机理,根据压杆拉杆理提出了搭接墙结构的典型破坏形态。搭接墙结构区别于搭接柱结构的本质特征在于空间协同工作能力,其通过搭接扭矩实现。搭接墙结构的计算结果为剖分搭接柱计算结果乘以空间折减系数言,加上搭接扭矩。     

植被火条件下考虑导线不均匀温升的弧垂计算

架空输电线路下方植被发生火灾时,火焰高温导致导线弧垂增加,进而导致线路的跳闸风险升高。因山火条件下导线受热不均,需要考虑山火条件下导线不均匀温升对弧垂的影响。本文研究搭建了植被燃烧温度测量平台,得到云南松燃烧火焰在不同高度处的温度。以200 m导线档距为例,提出考虑导线不均匀温升的弧垂计算方法,采用多物理场仿真分析了不同火焰位置、火焰桥接情况、导线受火焰影响长度对导线最大弧垂的影响。结果表明：考虑导线不均匀温升条件所得弧垂长度比现有分段式计算结果更为准确,火焰连续区桥接时比烟雾区桥接时的弧垂增加25.12%;导线受火焰覆盖长度对弧垂影响最大,全档距受影响时弧垂可达14.2 m。研究结果可为构建山火条件下的间隙击穿电压预测模型提供参考。     

准噶尔盆地南缘井壁失稳机理及对策研究

准噶尔盆地南缘深层钻井存在高温高压、井壁失稳等难题,现用油基钻井液技术面临巨大挑战。根据呼探1井复杂情况统计,基于对失稳地层岩样组构及特征的分析,揭示了井壁失稳机理。结合南缘深层钻井液技术需求,优选自主研发的纳米封堵剂、超细碳酸钙和弹性石墨形成粒度级配,构建了可有效封堵0.05～50.00μm地层孔缝的油基钻井液体系,该体系180℃热滚后高温高压滤失量仅2.8 mL,并可抗20%复合盐水及5%硫酸钙污染,为南缘深层钻井提供了重要技术支撑。     

薄蜂窝复合材料夹芯结构侧压性能研究

对不同构型薄蜂窝复合材料夹芯结构侧向压缩响应进行了试验研究,研究参数包括芯材高度、芯材密度和面板刚度。结果表明,蜂窝芯材高度严重影响蜂窝结构失稳载荷和峰值载荷,而上下面板的刚度不对称性会严重降低失稳载荷却对峰值载荷影响不大。薄蜂窝复合材料夹芯结构的整体破坏过程与芯材密度、芯材高度均有关系,而受刚度不对称性影响不大。薄蜂窝复合材料夹芯结构在侧向压缩载荷下的主要失效模式是蜂窝芯材剪切破坏,通过高速摄像机对蜂窝局部进行观察,发现失效起始于单个蜂格的剪切破坏,导致其高度降低,继而引起上下两侧蜂格破坏,并且迅速扩展到上下约3个蜂格,导致载荷突降。若继续加载,破坏继续向两侧蜂格扩展,且载荷基本不变。     

高铁提速条件下路基不均匀沉降诱发的地基振动特性

为了揭示高铁提速条件下路基不均匀沉降诱发的地基振动特性,建立了考虑路基不均匀沉降的列车-轨道-路基三维有限元动力分析模型.采用时域、频域分析方法获得了列车提速条件下典型路基不均匀沉降对地基振动传播的影响,并结合国内外环境振动控制标准讨论了列车提速的可行性.结果 表明,路基不均匀沉降导致地基振动显著加剧,其水平横向和垂向的振动加速度分别增大了2.8和2.0倍.地基振动频谱响应以低频为主,其特征频率主要由单节车厢长度决定,无法反映路基表面不均匀沉降的波长特征.列车速度的提高导致地基振动响应加剧,但影响程度低于路基不均匀沉降.在现行规范中沉降波长20 m、幅值15 mm的限值下,当列车车速达到360 km/h时,周围环境的垂向Z振级已超过环境振动控制标准的要求,故高铁线路提速前需进一步评估路基平顺状态的影响.     

土哈盆地西山窑八道湾煤层井壁不稳定机理探讨

本文分析丁吐哈盆地西山窑、八进湾煤层井下复杂情况及其原因.着重探讨了煤层井壁不稳定机理,结果表明,煤层井壁不稳定是物理、化学、力学与机械等因素的综合效应。     

高温条件下瓦斯解吸机理试验研究

为了进一步加深高温条件下瓦斯吸附解吸的动力学认识,本文以贵州省松河煤矿突出煤样为研究对象,开展了系列温度(40℃、50℃、60℃)和系列压力(1 MPa、1.5 MPa、2 MPa)下的吸附解吸试验,分析了瓦斯解吸量、解吸速度和加速度随时间变化的规律,得出结论:随着温度升高,吸附常数a值逐渐升高,b值略微减小,说明升温极易促进瓦斯解吸,且随着时间的推移解吸速率和加速度逐渐减小。从分子动力学角度,阐述了升温促进瓦斯解吸的机理。验证了煤对瓦斯的吸附是放热过程,解吸是吸热过程,升温促进了瓦斯的解吸作用,抑制了煤对瓦斯的吸附作用。     

川南硬脆性页岩井壁失稳机理实验研究

川南地区是我国最早开发页岩气的地区,肩负着推动我国页岩气发展的重要任务。但是川南地区页岩气藏钻井过程中井壁垮塌严重,影响了该地区页岩气藏的勘探开发进程。基于现场取芯室内实验,从微观结构、矿物组分及流体对岩石物性的影响,对该地区页岩进行研究。分析了硬脆性页岩稳定性。得出该地层井壁失稳机理主要是在井筒压差以及毛管力作用下钻井液滤液沿层理面渗入,导致层理面的力学性质发生变化,从而引起页岩整体强度下降出现剥落,最终造成井壁失稳垮塌。通过对该区块页岩实验研究分析,为该地区页岩钻井过程中钻井液优选提供有效的理论支撑,确保页岩层段钻进高效、顺利地进行。     

外露型钢锚箱索塔锚固结构受力机理试验

通过缩尺比例为1∶2的节段模型试验,揭示了外露型钢锚箱索塔锚固结构的受力机理,重点分析了塔壁预应力在结构中的作用效应.研究结果表明:外露型钢锚箱索塔锚固结构在中小跨径桥梁中具有较好的适用性;在塔壁不开裂的情况下,预应力不会改变水平索力在钢锚箱和混凝土塔壁之间的分配关系;预应力能够明显减少塔壁混凝土的拉应力,提高塔壁的抗裂性能,但也会降低钢板的利用率和增大焊钉剪力顺桥向作用的剪力.