深厚冲积层钻井井壁底力学特性实验研究

用相似材料对钻井井壁底的力学特性进行了实验研究。结果表明:由于削球部位的经向应力较大,该部位出现的破坏裂纹多为沿圆周方向的锯齿状裂纹,并且破坏位置均在削球与支承环交界处;另外由于支承环部位的环向应力较大,井壁底支承环部位出现的破坏裂纹多为与竖直方向呈45~°60°夹角的斜裂纹,由此可见,钻井井壁底的破坏均属压剪破坏。由实验和有限元计算结果可知,井壁底的最危险截面在支承环与削球部位交界处,因此在进行井壁底设计时,可以考虑对井壁底进行局部加强,以减少支承环与削球交界处的应力集中。     

千米深井L型钻孔地面预注浆岩体可注性研究

以千米深井巷道注浆区域岩体结构分布特征为基础,采用理论分析的方法,结合现有岩体松动压力理论和可注性理论,分析了岩体可注性的影响因素和裂隙岩体渗透的几何参数,利用现场压水试验,统计注浆段地层的单位吸水率,得到吕荣值,对信湖煤矿中央水泵房和变电所注浆加固段岩体的可注性进行评价。分析结果表明,增大岩体的凝聚力和内摩擦角可效降低支护结构承受的松动地压,当岩体的内摩擦角从10°提高到20°时支护结构承受的松动地压降低最显著;所加固段巷道周边岩体的可注性较差,若在巷道开挖施工期采用工作面注浆方法加固围岩,则很难达到预期效果,该研究表明了采用L型钻孔地面预注浆加固围岩的必要性与可行性。     

查干淖尔矿副井冻结温度场有限元分析

针对内蒙古锡盟的查干淖尔煤矿冻土的热物理性质和影响冻结温度场的主要因素,利用ANSYS分析软件对查干淖尔煤矿副井的冻结温度场进行了有限元分析.在此基础上,研究了冻结温度场的扩展与分布规律.结果表明:冻结初期,冻结壁厚度增长较快,随冻结时间的延长,冻结时间达到120 d后,增速趋于缓慢.冻结壁厚度发展速度在前120 d约...     

人工冻结地层法施工特大深基坑的数值模拟

针对润扬长江公路大桥北锚碇特大深基坑的复杂水文地质条件,提出采用人工冻土墙围护结构。并采用弹塑性有限元法对人工冻土墙围护特大深基坑的施工过程进行了模拟分析,结果表明冻土墙设计厚度5.5m、冻土平均温度-12℃、混凝土衬砌厚度2m、开挖段高2m是安全可靠的,从而为今后的工程设计和决策提供理论依据。     

非饱和黏土土体吸力及其对抗剪强度影响试验

非饱和土基质吸力及土-水特征曲线研究对于预测土体的渗流、强度、体变等工程特性具有重要意义。针对合肥典型非饱和黏土,采用滤纸法和温湿度计法开展不同含水率下黏土的吸力试验,同时采用4种预测模型对土-水特征曲线进行对比分析。结果表明,非饱和黏土基质吸力与总吸力均随含水率的升高而降低;当土体处于高含水率时,其吸力随含水率变化速率较低;当土体处于低含水率时,土体吸力随含水率降低迅速升高,呈指数型增长。土体渗透吸力随含水率的增加逐渐增大,达到饱和时渗透吸力基本稳定在750～850 kPa;修正模型兼有较高拟合精度和数值稳定性等特点,适用于计算非饱和黏土基质吸力。最后,结合直剪试验结果可以得出,黏土的黏聚力绝大部分由土颗粒间吸引力所产生,高含水率、低吸力状态下基质吸力对黏聚力的影响占比可达91.13%,而后基质吸力贡献值则逐渐减小直至趋向于0。     

考虑中间主应力与渗流作用的巷道稳定理论解

为了探究渗流作用下不同中间主应力对圆形巷道围岩的影响,应用弹塑性力学理论,基于Drucker-Prager屈服准则,推导得出围岩塑性区半径与孔隙水压力之间的关系式;再由极值点失稳理论,确定围岩失稳的判别准则。结合实际工程,分析中间主应力系数对临界水压力的影响,结果表明:中间主应力对临界水压力有较大影响,采用D-P准则时中间主应力系数与临界水压力的关系曲线表现为类抛物线形式。当中间主应力系数取0.8时临界水压力达到最大值10.0 MPa;与基于MC准则的计算结果做对比,发现考虑中间主应力时D-P准则的临界水压力计算结果更能反映岩石多轴力学性能,可应用于较为完整的含水岩层支护设计优化。     

冻结井高强钢筋混凝土预制弧板井壁接头力学特性试验研究

通过正、负弯矩加载试验研究,揭示了新型高强钢筋混凝土预制弧板井壁螺栓式柔性接头力学特性,得到了确定接头抗弯刚度Kθ的试验参数,为今后科学设计该种新型冻结井壁结构提供了试验依据。     

双层钢板高强混凝土复合井壁强度的数值模拟

针对巨野煤田深厚表土层支护，提出采用双层钢板高强混凝土钻井井壁结构。编制了适用于这种井壁结构分析的有限元程序。其计算值与试验结果吻合较好。并采用此程序进行了数值模拟分析。得到了双层钢板高强混凝土井壁结构强度的计算公式及其各主要因素的影响大小。从而可为该种井壁结构的设计优化提供依据。     

论D-P系列强度准则边坡安全系数的转换本质

在岩土工程边坡稳定性分析中,Drucker-Prager系列强度准则因克服Mohr-Coulomb准则在数值计算方面的不足,而有着较大的工程应用价值。大型有限元软件ANSYS、ABAQUS等采用的材料屈服准则均为M-C六边形外角点外接圆D-P准则。在利用有限元强度折减法分析边坡稳定性时,由外角点外接圆D-P准则计算出的安全系数利用转换公式即可得到其他D-P准则下的安全系数,因此研究D-P系列准则间的一系列安全系数转换公式具有重大意义。许多学者就D-P系列强度准则之间的转换关系推导出不同的安全系数转换公式,对其进行了比较分析,论证了安全系数的转换本质;并提出一种安全系数转换的新方法,得到了D-P系列强度准则的安全系数之间转换的统一表达式,并通过算例验证该公式的正确性。