大型地下储油洞粘弹性稳定性分析

在大型地下岩洞中储油是世界各国石油战略储备的重要方式之一。随着我国石油进口量的不断增加,建造大型地下储油洞库无疑是一种综合经济效益良好的方案。针对大型地下水封储油岩洞库的工程特点,利用数值模拟方法对储库洞群中各洞室的开挖施工顺序进行了仿真模拟计算。通过对3种可能的施工方案所引起的地表变形、洞周关键位置的变形以及应力场和位移场的分布规律对比分析,比选出了洞群中各洞室较优的开挖先后顺序。对筛选出的较优方案进行了施工过程与粘弹性稳定性分析模拟,给出了考虑岩体流变特性时油库的变形规律特点,并对大型地下油库的强度及长期稳定性进行了分析评价,所得结论对地下储油库的开挖施工有一定的参考价值。

岩石大变形分析的流形方法

利用流形方法研究岩石的大变形问题，建立大变形分析流形方法的计算公式，完成了计算机程序，模拟了具有节理、裂隙的简单边坡工程的稳定性。计算表明，该法在岩石大变形分析中是有效的。

石窟顶板流变断裂过程的数值模拟与反演分析

龙游石窟5号洞顶板在多处有破坏痕迹和离层变形,经现场调研和实测,在洞室出口处顶板离层变形达75～78mm,侧面岩层出现悬臂梁式的破断现象。为了探讨龙游石窟5号洞顶板破坏过程,了解洞室的长期稳定性,基于最大拉应力追踪法和岩石断裂过程的反演数值模型,利用现场实测破坏形态及变形数据,对5号洞进行了流变断裂过程的数值模拟与反演分析。在反演分析过程中,运用正交试验方法,设计了27种数值模拟方案,通过正交试验设计的直观分析,获得了洞室顶板岩层与薄夹层的流变参数和其他敏感参数的最佳组合方案。利用所获得的参数最佳组合方案,对洞室进行了长期稳定性分析和流变断裂过程的数值模拟,数值模拟结果表明,在洞室出口处顶板离层变形达54.24mm,断裂部位与现场破断部位基本相同。此外,流变模拟分析中出现在洞室深部的顶板离层也十分明显,这一现象与现场观察到的表观变形形态比较相近。

岩石力学位移反演分析回顾及进展

回顾综述了岩石力学反演分析的研究进展，重点介绍了位移反分析法的分类、结果评价及研究特点，讨论了需进一步探讨的问题．

不同应力状态下岩石蠕变全过程

基于岩石流变理论,采用解析方法和蠕变试验分析相结合,研究了不同应力状态下岩石黏弹塑性变形全过程的表述方式、对应的本构方程、蠕变方程、蠕变破坏时间、蠕变变形与破坏属性,建立了岩石三维黏弹塑性蠕变基本方程的统一格式.该统一格式可方便描述蠕变变形全过程,包括根据不同应力状态呈现出完整3阶段全过程,或其中某2个蠕变阶段组成的蠕变变形全过程.将其应用于以西原模型表述的三轴蠕变试验,建立了相应的三轴蠕变本构方程、蠕变变形公式的显式.利用某地片麻岩蠕变试验结果,验证了所建立理论模型的正确性.

管道穿越土质边坡斜竖井设计参数的确定方法

基于边坡稳定性分析理论,提出一种管道井式穿越黄土冲沟边坡确定设计参数的新方法。该方法首先通过对边坡稳定性进行分析,寻找出边坡潜在最危险滑动面的形状及位置,然后由此结果确定管道斜井或竖井的安全井口位置、井长或井深、水平巷道长度和斜井极限倾角等设计参数,并给出井口与边坡坡肩安全距离、斜井倾角、井长等设计参数的计算公式。研究结果表明:只要管道穿越斜井或竖井布设在边坡潜在最危险滑动面之外,并充分考虑施工影响,则管道工程的施工对边坡的稳定性影响较小;新方法简捷实用,可用于油气管线穿越各类土质边坡或冲沟时确定设计参数。

基于量测位移的隧洞围岩弹性抗力系数反演方法

在水工隧洞工程中,岩石弹性抗力系数K反映了岩石弹性抗力的大小,是设计环节中需要确定的一个极为重要的基础计算参数。水工隧洞工程中需用水压法试验测定弹性抗力系数,由于水压法测定抗力系数不仅耗时、费工、且试验工艺复杂。本文通过对比分析弹性状态下深埋圆形隧洞开挖支护与水压法试验力学效应关系,提出一种基于量测隧洞位移的围岩抗力系数的反演方法,该法可根据量测隧洞位移直接反演得到弹性抗力系数。结合北京市南水北调配套工程南干渠工程试验段工程实践,对浅埋水工隧洞位移进行监测,利用提出的反演方法,得到了隧洞围岩的弹性抗力系数。提出的反演方法为复杂水工隧洞不同围岩应力状态问题的弹性抗力系数反演提供参考和借鉴。

地下储油岩洞数值模拟的正交试验设计

针对地下储油岩洞群设计的数值模拟试验,提出了用正交试验设计方法进行数值模拟试验岩洞群的优化设计,获得了岩洞群的最佳布局方位、合理的岩洞断面尺寸比例、最佳水平的洞室间距和施工顺序。建立了相应的试验指标计算方法和分析思路,使地下储油岩洞库的设计方案更合理。

数值流形方法及其研究进展

数值流形方法是当前岩体力学与工程界十分关注的一种新的数值方法.本文简述了数值流形方法的基本概念及其研究与应用进展,指出了它与有限元法的主要区别,提出了作者的几点粗浅看法.

十三陵大坝弹性参数反演与稳定性评价

为了掌握十三陵水库大坝在奥运铁人3项赛事期间受动态荷载和环境条件影响的力学效应和坝体的稳定性,基于奥运建筑荷载(建造看台和临时设施)响应的现场实测变形信息,利用正交设计反分析方法,对坝体黏土斜墙、砾质粗砂和砂质垫层3个主要土层的弹性模量进行了反演,采用反演得到的综合弹性模量对坝体受奥运建筑荷载及赛期动态加卸载过程进行了数值仿真分析。结果表明,大坝在赛期产生的最大沉降量在7.4 mm左右,最大水平位移不超过1 mm;大坝始终处于安全稳定状态,无剪切破坏和张拉破坏现象。现场坝坡测点变形监测值与数值模拟结果比较接近,表明基于实测位移反演参数的数值模拟能超前做出科学预测和定量评价。

基于岩体三轴压缩试验的节理力学参数确定方法

岩体节理面的刚度系数、黏结力和内摩擦角是反映节理面力学特性的重要参数。基于含不同倾角节理岩样的三轴压缩试验,通过对标准岩样的应力-位移分析,由互等功原理,建立节理岩样应变与位移新的几何关系,推导出弹性状态下节理刚度系数解析解,根据摩尔-库仑强度理论得出节理面的黏结力和内摩擦角。为了检验方法的正确性,对含节理面的同类岩体进行直接剪切试验,测出节理面的法向刚度、切向刚度、黏结力和内摩擦角。结果表明,两种方法所得结果基本吻合,说明所提出的方法可以通过节理岩样三轴压缩试验及理论分析间接得到岩体节理面的刚度系数、黏结力和内摩擦角,实现了节理岩体力学参数的简捷、快速测定。

等效连续岩体流固耦合流变分析模型

位于地下水位线以下的岩体洞室围岩承受应力场与渗流场的耦合作用,而且其变形随时间的持续而发展。本文以岩体水力学和流变力学的基本理论为基础,研究建立了岩体应力场与渗流场耦合作用下的流变分析模型,导出了相应的流变有限元计算格式。所建立的两场耦合有限元流变分析模型,可用于对地下洞室和边坡工程等进行两场耦合流变条件下的长期稳定性分析。

数值流形方法中的几点改进

简述了岩石力学中的数值流形方法及其分析过程，并就流形方法的具体实施作了几点改进，给出了相应的公式和算例。

石窟薄层顶板破坏的早期潜在原因分析

为了探讨导致某石窟4号硐顶板破坏的最初潜在原因,根据石窟变形破坏规律及结构边界条件,采用粘弹性薄板理论,给出了广义开尔文模型下岩层的粘弹性变形、应力解析解。为了在任意一时刻给出全域应力、位移的分布状态,提出了一种解析解全域逐点搜索法,将全域划分细密网格,用所建立的解析解计算每小区中点的应力及网格点位移值。通过分析计算,给出了石窟顶板随时间变化的位移场、变形规律及顶板可能产生受拉破坏的变化规律,其中,有两处的受拉区分界线与现在的破坏裂缝线基本吻合,说明石窟成形初期,因内能释放而产生的受拉区及其边界分界线是后来真正破坏的早期潜在不稳定源。这一结论对保护和维护石窟稳定性具有实际参考意义。实例表明,所建立的模型及分析方法是正确和合理的,方法及结论均具有通用性。

西部岩土工程与岩土力学问题

从几个方面简述了西部开发中的岩土工程与岩土力学问题 ,讨论了应注重西部地区特殊土、特殊岩 (土 )体结构 ,开展岩土力学与工程的理论研究和工程技术开发研究。

地下工程围岩粘弹塑性参数反分析

本文提出了根据现场短期量测位移,估算岩体粘弹塑性参数的反分析法.该法将增量反分析法同复合形优化法相结合,可反演出地应力.弹模及粘弹塑性参数.对一般大型洞室的围岩进行正反分析,可用本文程序迅速在微机上实现,并及时反馈到工程实际中去.

急斜煤层巷道稳定性数值模拟

针对海北煤矿急斜煤层的复杂条件 ,利用有限元模拟试验方法 ,对煤层巷道煤柱的留设和回收范围进行了计算模拟试验 ,探讨了煤层巷道的稳定性 。

地基土受横向挤密和纵向压密作用的量化分析

探讨了加固地基对地基土的横向挤密和纵向压密效果,建立了地基处理后土的各种物理力学参数和地基承载力的计算公式,提出了土的损伤参数和弹性模量、变形模量、压缩模量之间的关系,并利用某工程实例,检验了文中公式的正确性和实用性。

煤矿栈桥顶升纠偏过程的监测及数据分析

为了保证结构在进行顶升纠偏时的稳定与安全 ,特别是针对连续结构的一部分而进行的顶升纠偏 ,进行系统的监测是十分重要的。本文对白水矿栈桥顶升纠偏的监测布置及施工方案进行了说明 ,并根据现场的实测数据 ,分析了结构在纠偏过程中产生的受力机理 ,得到了对于连续体结构顶升纠偏的一些有意义的结论 。

煤层气开采初期井底压力的合理控制范围研究

合理的井底压力与煤岩力学特性及井周应力分布密切相关,而井周应力分布与井周是否产生提高绝对渗透率的贯通裂隙均有相互依赖的关系。首先,根据韩城煤岩的室内试验结果,分析煤岩不同应力状态与绝对渗透率的关系和变化规律;然后,基于弹塑性理论,通过考虑储层井周存在裂隙区时的弹塑性应力分析,建立井周应力与井底压力之间关系的数学模型,探讨确定保持或稳定提高绝对渗透性的合理井底压力范围,并将其应用于韩城煤层气井的排采数据分析。通过研究发现,在既定煤层气工程条件下,控制合理的井底压力可使煤储层绝对渗透率随煤层气的开采而逐渐增大,进而提高产能。