木楔效应在水平定向钻回拖力预测中的分析与应用

采用传统的Winkler弹性地基模型,建立水平定向钻回拖过程中管土耦合模型;根据最小势能原理采用变分法导出考虑管土耦合作用时平面刚架单元的刚度矩阵;按照有限元分析方法确定木楔效应的求解步骤;提出木楔效应系数以表征导向孔对管道的夹持作用,并进行影响因素分析。结果表明当外载荷、椭圆扁率增大,地基反力系数、扩径比减小时木楔效应系数均增大;当外载荷、扩径比增大,地基反力系数、椭圆扁率减小时管道位移均增大。两项穿越工程实例验证了木楔效应对回拖力预测有显著影响。

压电超声内检测器探头阵列的声场瞬时特性

为探究压电超声内检测器探头阵列声场的瞬时特性,采用COMSOL Multiphysics软件建立了探头阵列在管道中的有限元模型,基于自研压电超声内检测器试验测试条件,验证了有限元模型的正确性。分别研究单探头与双探头工作状态下阵列声场的瞬时特性,得到了两种工作状态下声场中各点的声压变化规律。结果表明:回波信号对相邻探头信号接收的影响较小;相邻双探头同时工作时,声压叠加区域远离探头表面,对相邻探头信号接收的影响也易消除。该模型可以确定管道中探头阵列在给定工况下的总声场,为压电超声内检测器的设计提供理论依据。