钻孔法检测大型钢结构工作应力的研究

为了实现对钢结构工作应力的检测,本文依据局部应力释放原理对钻孔法在其中的应用进行了研究.通过有限元计算对其中的应变释放系数A、B进行了修正,提出了能够修正钻孔温度效应和径向挤压等因素引起的附加应变的工作应力测试与计算方法,使钻孔法在检测中操作简便且具有较高的精度,从而实现了对大型钢结构工作应力的检测.     

穿煤层钻孔定向水压致裂的数值仿真

选取鸡西城山煤矿现场实例,利用RFPA2D-Flow软件模拟了穿煤层钻孔定向水压致裂全过程.分析了应力、水压的分布与变化规律,研究了损伤区域、卸压区域的形成与扩展过程.对穿煤层钻孔定向水压致裂前后煤层瓦斯抽放过程中瓦斯抽放效果及压力分布进行了对比研究.结果表明,实施定向水压致裂后压裂孔与控制孔之间的卸压区成为主要的瓦斯渗流通道,使瓦斯抽放效果显著提高.     

钢箱梁疲劳裂纹钻孔止裂修复的影响因素

考虑了钢箱梁疲劳裂纹止裂孔的孔径、位置、角度等参数,建立了线弹性有限元实体模型,得到钢箱梁疲劳裂纹钻孔孔边及沿孔边厚度方向的应力变化,对比了不同参数下钻孔止裂的效果,给出了钻孔止裂修复的影响因素.依据不同打孔参数下孔边应力降低程度,建立了止裂孔参数影响因素的比重关系.研究结果表明:过于增大止裂孔的孔径对止裂效果的提高并不明显;孔边的表面应力比孔内的应力大25%左右,裂纹更容易在表面萌生.分析结果表明:止裂孔的打孔位置应在裂纹边缘中心,并且止裂孔存在偏心或一定角度时,能够改善孔边应力的分布,进一步降低孔边应力的集中,具有更好的止裂效果.     

裂隙、岩溶含水层疏排水钻孔的爆炸洗孔技术研究

在裂隙、岩溶裂隙含水层水文地质条件研究基础上，根据炸药在水中爆炸原理，介绍了控制炸药爆炸能量和孔内爆炸方法，达到对岩体的爆炸致裂以及对原储导水裂隙的冲刷疏导作用，提高了地下工程中钻孔或水源井的疏排效率，同时又保护钻孔孔壁不被破坏     

由解析三维应力建立的观测方程式及其应用——为决定岩体应力根据钻孔底面应变测定的应力解除法的研究

一、诸言以往,用应力解除法作为岩体应力的决定法,有五种表示方法,似已明确了其理论基础[1]。但是,就其中关于钻孔底面的应变测定法来说,根据研究者的应变测定值与岩体应力之间的关系,得出的研究结果是不同的[2～9],还保留有研究的余地。本论文要在这里叙述的就是这个问题在理论上的研究结果和该应力解除法的2、3个实用例子。     

应力对混凝土断裂参数测定有效性的影响

对于线弹性材料,裂缝尖端平行于裂缝方向的T应力会影响裂缝的扩展方向和起裂断裂韧度,然而在混凝土类准脆性材料的断裂韧度测试中,无论是起裂断裂韧度还是失稳断裂韧度,T应力的影响却少有研究.以混凝土Ⅰ型断裂韧度测试常用的三点弯曲梁、楔入劈拉试件为对象,计算了裂缝尖端的T应力大小,并分析了其对裂缝扩展方向和断裂韧度的影响.分析计算结果表明:这些常用试件裂缝尖端的T应力相比于裂缝尖端控制因素应力强度因子K很小,不会影响裂缝扩展方向,保证了混凝土断裂失稳前一直处于Ⅰ型裂缝状态;另外,T应力对起裂断裂韧度和失稳断裂韧度的数值也不会产生影响,说明常用试件进行的混凝土断裂韧度确定方法是可靠有效的.     

钻孔法检测残余应力的有限元分析

释放系数是钻孔法测量残余应力的重要指标之一.采用有限元分析软件abaqus研究了释放系数与钻孔位置和钻孔深度之间的关系,并得到了对应的拟合曲线.通过与已有的研究结果进行对比分析,表明了该研究方法和研究结果是可以满足工程需要的.     

宜万铁路齐岳山隧道高地应力测试方案

运用目前国内工程岩体应力测试中使用较多的孔径变形法,对齐岳山隧道的岩体应力进行了测试,并根据高地应力的特点给出了施工建议。     

圆孔孔壁裂缝水压扩张的压力参数理论分析

运用水压致裂法和Griffith理论,对地应力场中岩体孔壁水压诱致裂缝扩展过程进行了分析,将孔隙压力作用下孔壁裂纹的扩展过程分为3个阶段,即孔壁破裂、第二次扩展、第三次破裂扩展阶段;且不同的破裂阶段分别对应着不同的水力压力。分析了含内压裂纹的扩展压力与原始地应力场及围岩力学特性的关系,随着岩体埋深由浅至深的逐渐增加,水力致裂圆孔的孔壁破裂压力变化由2个阶段过渡为3个阶段,且存在一个钻孔位置的临界埋深。为实际坚硬顶煤水力弱化的试验设计提供了依据。     

圆孔孔壁裂缝水压扩张的压力参数理论分析

运用水压致裂法和Griffith理论，对地应力场中岩体孔壁水压诱致裂缝扩展过程进行了分析，将孔隙压力作用下孔壁裂纹的扩展过程分为3个阶段，即孔壁破裂、第二次扩展、第三次破裂扩展阶段；且不同的破裂阶段分别对应着不同的水力压力。分析了含内压裂纹的扩展压力与原始地应力场及围岩力学特性的关系，随着岩体埋深由浅至深的逐渐增加，水力致裂圆孔的孔壁破裂压力变化由2个阶段过渡为3个阶段，且存在一个钻孔位置的临界埋深。为实际坚硬顶煤水力弱化的试验设计提供了依据。     

松软突出煤层钻孔护壁力学作用机理分析

为了解决松软突出煤层钻进问题,提高钻进深度,为了有效阻止松软煤层抽采钻孔塌孔的情况,在讨论了不同钻孔护壁方法的技术原理的基础上,结合弹塑性＂围岩-支护＂理论,建立钻孔护壁力学模型,采用数值分析的方法,分析钻孔在不同内压条件下,钻孔周围煤体应力、变形量变化规律。研究结果表明,伴随孔壁内压增大,钻孔变形量呈减小趋势,最大主应力σ1峰值位置左移,塑性松动区呈缩小趋势;次主应力σ3对应曲线整体上移,钻孔周边的应力集中现象有增长趋势。通过钻孔护壁力学作用机理分析,应用钻孔护壁技术,可有效减小或阻止钻孔变形,预防塌孔,保证钻孔的最大排渣空间,有利于施工较深的瓦斯抽采钻孔。     

基于六向压应力传感器流变应力恢复法的地应力测量

流变应力恢复法是针对深部具有流变性的软弱围岩而提出的一种地应力测量方法,该方法采用在巷道围岩中钻孔埋设压应力传感器的方式来实现围岩原岩应力和扰动应力的测量。本文基于最新研发的光纤光栅式六向压应力传感器以及本安型光纤光栅解调仪,开展了传感器的室内标定试验。依托平煤股份八矿深部软岩巷道,开展了流变应力恢复法现场地应力测量,并与传统套芯应力解除法地应力测试结果进行对比分析,验证了基于六向压应力传感器流变应力恢复法地应力测试的准确性和可靠性。     

RZB型钻孔应变仪在青藏高原东缘地应力监测中的应用

介绍新一代RZB-3型钻孔应变仪, 及其用于地壳应力应变连续观测的特点。对四川江油地应力监测站RZB-3A型分量式钻孔应变仪观测数据进行了初步分析, 结果表明: 安装于江油地应力监测站的RZB-3A型分量式钻孔应变仪有着较高的分辨率。系统参考元件的数据表明, 观测系统分辨率优于10^-9应变量级, 不仅记录到清晰的固体潮汐, 还记录到宽频带应变地震波。特别地, 由于四分量钻孔应变观测的优越性, 已经获得的数据表明, 该观测系统对台站邻区地壳水平应变场的面应变测量精度较高。因此, 将新型分量式钻孔应变仪应用于青藏高原东缘地应力连续观测, 对于揭示该区域应力场活动与地震的关系有重要意义。     

金口岭矿区地应力测试分析

为了优化金口岭铜矿矿区开采顺序和巷道设计,采用三维套孔应力解除测量计和空心包体应变计,结合现场围压试验,根据弹性理论计算出矿区原岩应力,得到矿区原岩应力大小、方向等参数及其分布规律。结果表明,每个测点最大主应力方向均接近水平方向,与区域构造应力场最大主应力的方向基本一致;最小主应力接近于垂直方向,三个主应力均为压应力,没有出现拉应力,与我国地应力实测得到的普遍规律相同,该方法可以为其他类似工程的地应力测试提供参考依据。     

花岗岩中深埋隧道扰动区应力测试与分析

在深埋隧道施工过程中,掌子面推进将引起围岩内部应力的重新分布,洞壁附近围岩处于扰动状态,确定扰动区应力对于深埋隧道结构设计和安全施工有着极为重要的作用。在阐述扰动区应力主要测试方法的基础上,使用钻孔式测试方法得到了某深埋隧道花岗岩围岩中扰动区应力及其随时间的变化过程,提出了使用双曲线拟合确定扰动区应力测试稳定值对应时刻的方法,研究了水平方向和垂直方向扰动区应力测试稳定值的分布特征。结果表明,与其他扰动区应力测试方法相比,钻孔式测试方法具有快捷、方便、实用的特点,可用于确定深埋隧道围岩扰动区应力。     

流变岩体中三向压力传感器的应力恢复规律模拟研究

流变应力恢复法是一种专门针对深部软弱围岩提出的地应力测量新方法;该方法在围岩钻孔中埋置三向压应力传感器,并注浆充填密实,进而根据传感器的实测恢复应力来分析围岩的初始应力状态和巷道围岩应力分布及演化。压力传感器实测应力的恢复规律是流变应力恢复法需要解决的关键问题之一。采用数值方法模拟流变应力恢复法的测试过程,研究不同围岩黏弹性模型、不同围岩参数、不同地应力状态以及不同注浆材料模量参数对三向压应力传感器实测应力的影响规律;同时,基于大量文献中的流变试验数据,得到了不同围岩等级下传感器实测应力的恢复规律。该研究为流变应力恢复法的成功实施提供了理论依据。     

地应力测井解释方法及其可靠性对比

为了对比井壁崩落法、诱导裂缝法和波速各向异性法在地应力方位解释中精度差异,系统阐述了测井地应力方位分析的理论基础、解释方法和影响因素。结果表明,基于成像测井资料的钻井诱导裂缝法和井壁崩落法解释G6井在沙河街组三段最大水平主应力S_H优势方位为70°~80°,与邻井微地震监测反演结果相一致。波速各向异性法和基于地层倾角测井资料的井壁崩落法解释S_H优势方位为80°~90°。测井地应力方位解释精度不同程度地受天然裂缝、断层和地层倾角等因素影响,综合分析认为钻井诱导裂缝法解释S_H方位结果最为准确。基于地层倾角测井的井壁崩落法解释S_H方位在研究区有约10°的误差。波速各向异性法解释S_H方位时,具有一定的局限性,需要进一步校正。     

边界元法在深部地层井眼稳定中的应用

 为解决石油天然气钻井、地热钻井中深部地层井眼稳定问题,基于连续介质弹性力学建立深部地层井眼稳定平面应变问题的基本微分方程,采用边界元理论推导了井周应力和位移的边界元求解方法;通过建立井眼稳定物理模型、划分边界单元,将求解出的井周应力结果与解析解进行对比;分析了四川某油田深部地层井眼的稳定性情况。结果表明:BEM 求解应力分布与解析解吻合较好,其误差小于0.82%;实例井2500~3500 m 井段井眼稳定性分析结果与实际情况基本一致,实际钻井液密度低于坍塌压力当量密度,导致井眼扩大率普遍达到20%以上,适当提高钻井液密度能够维持井眼稳定,进一步验证了BEM 方法的准确性。该方法为井眼稳定分析提供了一种新的手段和方法。     

峨口铁矿地应力测量原理和结果分析

介绍了峨口铁矿的地应力测量同时采用的水压致裂法和应力解除法的基本原理和在现场测量量中所采用的新技术。根据实测地应力数据，使用静态系统灰色曲线模型获得峨口矿区的地应力分布规律，结果表明由两种方法所获得的测量结果具有良好的一致性。     

三维地应力测试系统及其在深部软岩中的应用研究

深部围岩大多软弱破碎,传统地应力测试方法难以成功实施。为满足深部软岩工程需要,采用基于流变应力恢复理论的三维测试系统进行地应力测试。该系统根据深部软岩在高应力下的强流变特点,辅以配套研发的孔内推送设备和数据采集装置,采用埋设压力传感装置的方法来测得岩体的应力状态。依托平煤五矿开展测试系统的试点应用,与空心包体应变计测试结果进行对比,并在十一矿实施了分布式工程应用。结果表明系统测得应力相较对比测值基本一致,且符合孔周岩体流变应力恢复规律,所选测试区域自重应力场均占有主导地位。因此可以说明测试结果准确有效,系统具备一定的长期稳定监测围岩应力场的能力。