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An analytical solution to wellbore stability using Mogi-Coulomb failure criterion 被引量:6
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作者 Aditya Singh K.Seshagiri Rao Ramanathan Ayothiraman 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2019年第6期1211-1230,共20页
Deep wellbores/boreholes are generally drilled into rocks for oil and gas exploration,monitoring of tectonic stresses purposes.Wellbore and tunnel in depth are generally in true triaxial stress state,even if the groun... Deep wellbores/boreholes are generally drilled into rocks for oil and gas exploration,monitoring of tectonic stresses purposes.Wellbore and tunnel in depth are generally in true triaxial stress state,even if the ground is under axisymmetric loading condition.Stability of such wellbores is very critical and collapse of wellbore must be avoided.Mogi-Coulomb failure criterion is a better representation of rock strength under true triaxial condition.In this paper,an analytical solution is proposed using Mogi-Coulomb failure criterion.The solution is obtained for rock mass exhibiting elastic-perfectly plastic or elastic-brittle-plastic behaviour considering in-plane isotropic stresses.The proposed solution is then compared with exact analytical solution for incompressible material and experimental results of thickwall cylinder.It is shown that the results obtained by the proposed analytical solution are in good agreement with the experimental results and exact analytical solution.A reduction of about 13%e20%in plastic zone from the proposed closed-form solution is observed,as compared to the results from the finite element method(FEM)based Mohr-Coulomb criterion.Next,the influences of various parameters such as Poisson’s ratio,internal pressure(mud weight),dilation angle,and out-of-plane stress are studied in terms of stress and deformation responses of wellbore.The results of the parametric study reveal that variation in the out-of-plane stress has an inverse relation with the radius of plastic zone.Poisson’s ratio does not have an appreciable influence on the tangential stress,radial stress and radial deformation.Dilation angle has a direct relation with the deformation.Internal pressure is found to have an inverse relation with the radial deformation and the radius of plastic zone. 展开更多
关键词 mogi-coulomb criterion Elastic-brittle-plastic Elastic-perfectly PLASTIC Intermediate principal stress Wellbore stability Tunnel True TRIAXIAL strength
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岩石卸荷的Mogi-Coulomb强度准则适用性研究
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作者 陈浩南 朱泽奇 +3 位作者 庞鑫 万道春 夏禄清 张少军 《力学与实践》 2024年第3期602-608,共7页
大量工程实践表明:岩石在卸荷条件下的强度特性与加载条件下相比,存在本质上的不同。结合岩石卸荷的破坏特征和强度特性,建立了岩桥贯通力计算模型,并基于应力强度因子叠加减原理,推导了岩石卸荷条件下的岩桥贯通力计算公式,从而探究Mog... 大量工程实践表明:岩石在卸荷条件下的强度特性与加载条件下相比,存在本质上的不同。结合岩石卸荷的破坏特征和强度特性,建立了岩桥贯通力计算模型,并基于应力强度因子叠加减原理,推导了岩石卸荷条件下的岩桥贯通力计算公式,从而探究Mogi-Coulomb强度准则对于岩石卸荷强度的适用性。将岩桥贯通力作为表征岩石卸荷破坏的强度参数,并与Mogi-Coulomb强度准则的核心参数——八面体剪应力进行对比,发现二者的量值具有极高相似性,这一发现可以间接证明Mogi-Coulomb强度准则适用于岩石卸荷强度方面的相关研究。本文揭示了岩石卸荷破坏时其岩桥贯通与八面体剪应力之间存在的紧密联系,可为岩石卸荷破坏的研究提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 岩石 卸荷强度 岩桥贯通 八面体剪应力 mogi-Coulomb强度准则
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基于Mogi-Coulomb统计损伤本构模型及渗透性突变的研究 被引量:7
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作者 郑志 王伟 +1 位作者 曹亚军 吕军 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第24期7109-7114,共6页
在基于Lemaitre应变等价性理论和岩石微元强度服从Weibull随机分布的基础上,引进Mogi-Coulomb准则作为岩石微元强度的表示方法;并深入研究岩石压缩破坏过程中损伤变量的变化规律。建立了统计损伤本构模型,可以较好地反映岩石在不同围压... 在基于Lemaitre应变等价性理论和岩石微元强度服从Weibull随机分布的基础上,引进Mogi-Coulomb准则作为岩石微元强度的表示方法;并深入研究岩石压缩破坏过程中损伤变量的变化规律。建立了统计损伤本构模型,可以较好地反映岩石在不同围压下压缩破坏对应的损伤阀值。通过岩石三轴应力-应变试验曲线对模型进行验证,并与基于Drucker-Prager和Mohr-Coulomb准则的损伤模型的模拟曲线相比较,表明基于Mogi-Coulomb准则的损伤模型能较好的模拟岩石应力应变关系;特别反映了不同应力状态对损伤阈值的影响及岩石低应力水平的线弹性特性。最后将考虑损伤阈值且基于Mogi-Coulomb准则建立的损伤统计本构模型应用于岩石渗透性突变点和对应的临界破坏强度的研究。模型的预测值与试验值较吻合,表明该模型的合理性和可行性,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 岩石力学 mogi-Coulomb准则 损伤阈值 本构模型 渗透性
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基于Mogi-Coulomb准则的围岩抗力系数新解 被引量:4
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作者 张常光 曾开华 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期31-34,50,共5页
围岩抗力系数是水工压力隧洞等地下结构进行支护设计的重要参数。文章基于可考虑中间主应力对围岩强度提高作用的Mogi-Coulomb准则以及经典的理想弹-塑性材料模型,推导了深埋圆形隧道围岩应力和位移的解析解,进而得到围岩弹塑性抗力系... 围岩抗力系数是水工压力隧洞等地下结构进行支护设计的重要参数。文章基于可考虑中间主应力对围岩强度提高作用的Mogi-Coulomb准则以及经典的理想弹-塑性材料模型,推导了深埋圆形隧道围岩应力和位移的解析解,进而得到围岩弹塑性抗力系数新解,最后对所得解答进行比较与验证,并探讨了围岩强度参数的影响特性。研究结果表明:文章基于Mogi-Coulomb准则的围岩抗力系数新解介于文献Matsuoka-Nakai(SMP)准则解答和Lade-Duncan准则解答之间,且三者相差不大;Mohr-Coulomb准则解答却明显偏小,考虑中间主应力可以更加充分发挥围岩的荷载分担能力;粘聚力及内摩擦角对围岩抗力系数的影响显著,且内摩擦角对其影响更明显。 展开更多
关键词 隧道工程 围岩抗力系数 mogi—Coulomb准则 中间主应力
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基于Mogi-Coulomb强度准则的井壁稳定性力学分析新方法 被引量:5
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作者 李高仁 史亚红 +1 位作者 夏宏泉 韩龙飞 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期70-75,共6页
传统井壁坍塌失稳分析模型是基于M-C破坏准则而建立的,该方法忽略了中间主应力对岩石强度的影响,常使得预测的钻井液密度过于保守。为此,引入考虑中间主应力的Mg-C破坏准则建立任意井眼的井壁稳定性评价新模型,通过数值模拟法分析了不... 传统井壁坍塌失稳分析模型是基于M-C破坏准则而建立的,该方法忽略了中间主应力对岩石强度的影响,常使得预测的钻井液密度过于保守。为此,引入考虑中间主应力的Mg-C破坏准则建立任意井眼的井壁稳定性评价新模型,通过数值模拟法分析了不同地应力状态下的井斜角和方位角对井壁稳定性的影响。研究结果表明:Mg-C准则克服了M-C准则忽略中间主应力低估岩石强度的影响,其计算结果略低于M-C准则的计算结果,有助于提高钻速,降低钻井成本;正断层地应力状态时,沿最小水平主应力方向钻进时,井壁稳定性最好;走滑断层地应力状态时,沿最大与最小水平主应力之间的某一临界角钻进时井壁最稳定;逆断层地应力状态时,沿最大水平主应力方向钻进时井壁最稳定;该模型有助于指导现场钻井井眼轨迹的优化设计及安全施工。 展开更多
关键词 井壁稳定 mogi-Coulomb破坏准则 坍塌压力 破裂压力 钻井液密度
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基于Mogi-Coulomb强度准则的隧道围岩理想弹塑性解答 被引量:11
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作者 吕彩忠 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2014年第6期54-59,共6页
合理选择岩石强度准则对隧道应力及位移预测和支护设计都具有重要意义,基于MogiCoulomb强度准则和理想弹塑性模型,通过中间主应力系数反映中间主应力的影响,推导了圆形隧道围岩应力和位移的解析解,并对所得结果进行比较与验证,得到了中... 合理选择岩石强度准则对隧道应力及位移预测和支护设计都具有重要意义,基于MogiCoulomb强度准则和理想弹塑性模型,通过中间主应力系数反映中间主应力的影响,推导了圆形隧道围岩应力和位移的解析解,并对所得结果进行比较与验证,得到了中间主应力和围岩抗剪强度参数的影响特性。研究表明:具有广泛的适用性和较好的可比性,Mohr-Coulomb强度准则解答和Matsuoka-Nakai准则解答均为其特例;结果关于中间主应力系数b=0.5对称,较好地反映了岩石强度的中间主应力效应及其区间性;粘聚力及内摩擦角对围岩塑性区半径和隧道洞壁位移的影响显著,应充分考虑中间主应力影响及围岩抗剪强度参数变化对隧道设计与施工的影响。 展开更多
关键词 隧道工程 mogi-Coulomb强度准则 理想弹塑性模型 中间主应力 应力和位移
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基于Mogi-Coulomb破坏准则的钻井安全压力窗口预测方法 被引量:1
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作者 杨以春 《中外能源》 CAS 2021年第6期47-51,共5页
受拉伸和剪切破坏所影响的井眼失稳会导致严重的钻井问题,并增加油田的非生产时间和油气行业中的修井成本。为此,创新采用了依据Mogi-Coulomb破坏准则确定岩石强度的方法来预测所需的最佳钻井液密度,即钻井安全压力窗口。预测方法主要... 受拉伸和剪切破坏所影响的井眼失稳会导致严重的钻井问题,并增加油田的非生产时间和油气行业中的修井成本。为此,创新采用了依据Mogi-Coulomb破坏准则确定岩石强度的方法来预测所需的最佳钻井液密度,即钻井安全压力窗口。预测方法主要是通过Mogi-Coulomb模型中优化后的方程来计算钻井液密度窗口上下边界的坍塌压力和破裂压力。方法研究中的相关输入参数均取自油田高压地层,参数包括孔隙压力、原地应力数据和岩石力学特性。研究表明造成井眼失稳的主要原因是应力、岩石强度或孔隙压力的变化,且根据岩石破坏模型计算坍塌压力和破裂梯度的数值方法能够高效率、低成本地优选钻井液密度。本研究的目标是准确建立钻井安全压力操作窗口,使设计的钻井液密度既能实现有效钻进,又能维持井壁稳定性,防止钻井液漏失。在验证应用部分中通过输入墨西哥湾地区实验井的特性参数,比较预测和实际钻井液密度随深度的变化关系图,证明了所建立的模型具有较高准确度。 展开更多
关键词 钻井液密度 钻井安全 坍塌压力 孔隙压力 破裂压力 钻井问题 破坏准则 操作窗口
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基于Mogi-Coulomb强度准则的竖井井壁空间被动土压力新解 被引量:2
8
作者 陈君君 关晓迪 +2 位作者 魏欢欢 朱勇锋 马迪 《河南科学》 2021年第11期1746-1752,共7页
合理选择岩土强度准则对竖井井壁的土压力计算和支护设计具有重要意义,基于Mogi-Coulomb强度准则,针对竖井围岩被动极限平衡状态开展分析,推导了竖井井壁空间被动土压力新解,并将所得结果进行比较验证,得到了中主应力系数对井壁空间被... 合理选择岩土强度准则对竖井井壁的土压力计算和支护设计具有重要意义,基于Mogi-Coulomb强度准则,针对竖井围岩被动极限平衡状态开展分析,推导了竖井井壁空间被动土压力新解,并将所得结果进行比较验证,得到了中主应力系数对井壁空间被动土压力分布规律的影响.分析表明:竖井井壁空间被动土压力随竖井深度呈幂函数曲线分布,当中主应力系数b小于0.5时井壁空间被动土压力随着b值的增大而增大,当b大于0.5时井壁空间被动土压力随着b值的增大而减小,且b为0.5时被动土压力值为最大值,结果关于中间主应力系数b为0.5对称,较好地反映了岩土强度的中主应力效应及其区间性. 展开更多
关键词 竖井 mogi-Coulomb强度准则 中主应力系数 空间被动土压力
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基于Mogi-Coulomb准则的圆形巷道围岩塑性区分析 被引量:2
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作者 欧阳蕊灿 王卫军 《矿业工程研究》 2021年第4期1-6,共6页
基于Mogi-Coulomb强度准则推导了两向非等压下的圆形巷道塑性区隐式边界方程,分析了岩石内聚力、内摩擦角、中间主应力对塑性区的影响.研究表明:内聚力与内摩擦角均不改变塑性区的形态仅对塑性区的大小有影响,随着内聚力的增大,塑性区... 基于Mogi-Coulomb强度准则推导了两向非等压下的圆形巷道塑性区隐式边界方程,分析了岩石内聚力、内摩擦角、中间主应力对塑性区的影响.研究表明:内聚力与内摩擦角均不改变塑性区的形态仅对塑性区的大小有影响,随着内聚力的增大,塑性区的半径逐渐减小,且随着内聚力的增大,塑性区半径减小的速度增加;内摩擦角与塑性区半径变化趋势相反,且塑性区半径减小的速度随内摩擦角的增大而减小;当中间主应力系数小于一定值时,随着中间主应力系数增大,塑性区的半径减小,当中间主应力系数超过一定值时,随着中间主应力系数增大塑性区的半径却开始增大.因此在巷道围岩支护设计中适当考虑中间主应力的作用对巷道围岩的稳定具有重要意义. 展开更多
关键词 内聚力 内摩擦角 中间主应力 mogi-Coulomb准则 塑性区
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基于Mogi-Coulomb强度准则的竖井井壁压力计算
10
作者 关晓迪 何盛东 +2 位作者 魏欢欢 马迪 朱勇锋 《建井技术》 2022年第1期15-20,共6页
合理选择岩土强度准则,对竖井井壁的土压力计算和支护设计具有重要意义。基于Mogi-Coulomb强度准则,对竖井围岩主动极限平衡状态开展分析,推导出了竖井井壁结构主动土压力新解,并将所得结果进行比较验证,得到了中间主应力系数对井壁结... 合理选择岩土强度准则,对竖井井壁的土压力计算和支护设计具有重要意义。基于Mogi-Coulomb强度准则,对竖井围岩主动极限平衡状态开展分析,推导出了竖井井壁结构主动土压力新解,并将所得结果进行比较验证,得到了中间主应力系数对井壁结构主动土压力分布规律的影响情况。分析表明:竖井井壁结构主动土压力随竖井深度的增加,呈幂函数曲线分布。中间主应力系数b对竖井井壁结构主动土压力值有较大的影响:当0≤b<0.5时,井壁结构主动土压力随着b值的增大而减小;当0.5≤b≤1.0时,井壁结构主动土压力随着b值的增大而增大;且当b=0.5时,主动土压力为最小值。井壁土压力分布曲线呈现出以b=0.5处土压力为对称轴,呈左右对称分布的特点,较好地反映了岩土强度的中间主应力效应及其区间性。同时由于竖井井壁结构主动土压力具有环形土拱效应,使得井壁结构主动土压力小于朗肯主动土压力。因此在工程中,采用朗肯主动土压力会偏于保守,从而造成井壁支护材料的浪费。 展开更多
关键词 竖井井壁 mogi-Coulomb强度准则 中间主应力系数 主动土压力 环形土拱效应
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考虑损伤的非等压隧道抗力系数计算
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作者 张煜 杨自友 +2 位作者 高鹏 尚阳光 蔡永彬 《广西科技大学学报》 CAS 2024年第1期55-61,共7页
围岩抗力系数是结构设计非常重要的一个参数,Mogi-Coulomb能够较好地反映真三轴条件下中间主应力的影响。基于Mogi-Coulomb准则和弹塑性模型,在合理考虑岩石损伤的情况下,推导出圆形隧洞在非均匀应力场下的围岩抗力系数,更贴近隧洞开挖... 围岩抗力系数是结构设计非常重要的一个参数,Mogi-Coulomb能够较好地反映真三轴条件下中间主应力的影响。基于Mogi-Coulomb准则和弹塑性模型,在合理考虑岩石损伤的情况下,推导出圆形隧洞在非均匀应力场下的围岩抗力系数,更贴近隧洞开挖后的围岩真实状态。推导出围岩抗力系数计算公式,并结合实际工程算例分析了侧压力系数、损伤变量、极轴夹角和剪胀系数对围岩抗力系数的影响。结果表明:围岩抗力系数随着极轴夹角和侧压力系数的增大逐渐减小,且减小幅度越来越小。隧洞岩石的损伤会严重影响围岩抗力系数的计算,围岩抗力系数随着损伤变量的增大而减小,导致围岩的承载能力降低,对隧洞稳定性产生不利的影响。 展开更多
关键词 隧洞 围岩抗力系数 非均匀应力场 mogi-Coulomb准则 围岩损伤
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井壁稳定性评价准则分析 被引量:16
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作者 冯永存 邓金根 +1 位作者 李晓蓉 蔚宝华 《断块油气田》 CAS 2012年第2期244-248,共5页
井壁坍塌失稳大多由于井周岩石的剪切破坏造成,而剪切破坏准则的选择是井壁稳定性预测的关键因素。通常使用的Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则都存在明显的缺点,致使井壁稳定性预测结果不准确。于是,引进了一种新的破坏准则——Mo... 井壁坍塌失稳大多由于井周岩石的剪切破坏造成,而剪切破坏准则的选择是井壁稳定性预测的关键因素。通常使用的Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则都存在明显的缺点,致使井壁稳定性预测结果不准确。于是,引进了一种新的破坏准则——Mogi-Coulomb准则。该准则较为合理地考虑了中间主应力对岩石强度的影响,使强度预测结果更加准确。为验证其优势,利用岩石真三轴试验数据对3种准则的强度预测结果进行了对比分析。结果表明:在真三轴应力状态下,Mogi-Coulomb准则预测岩石强度的精度要高于Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则,且具有表达简单、使用方便、预测结果准确等优点。因此,建议推广使用Mogi-Coulomb准则预测井壁稳定性。 展开更多
关键词 破坏准则 mogi—Coulomb准则 中间主应力 真三轴试验数据 井壁稳定性
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基于真三轴强度准则分析页岩斜井坍塌风险 被引量:3
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作者 马天寿 杨子莘 +1 位作者 陈平 郭昭学 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期161-168,共8页
井壁稳定性分析常采用Mohr Coulomb(M-C)准则,由于其忽略了中间主应力(σ_2)的影响,使得结果偏于保守。为此,给出一种考虑了σ_2影响的真三轴Mogi Coulomb(MG-C)准则,通过拟合Yuubari页岩真三轴实验数据,评价了M-C、Drucker Prager(D P)... 井壁稳定性分析常采用Mohr Coulomb(M-C)准则,由于其忽略了中间主应力(σ_2)的影响,使得结果偏于保守。为此,给出一种考虑了σ_2影响的真三轴Mogi Coulomb(MG-C)准则,通过拟合Yuubari页岩真三轴实验数据,评价了M-C、Drucker Prager(D P)和MG-C准则的适用性;基于孔隙弹性斜井井壁应力分布模型,采用3种强度准则进行了斜井相对坍塌风险的分析。研究表明,MG-C准则拟合结果最好,能够准确反映σ_2对强度的影响,岩石强度随σ_2增加,先增加后下降;采用3种强度准则计算的斜井相对坍塌风险分布规律基本一致,M-C准则计算结果偏高,D-P准则计算结果偏低,而MG-C准则比较准确地考虑了σ_2的影响,其计算结果比较适中,比较适合用于井壁坍塌压力分析。MG-C准则的材料常数可通过常规三轴岩石力学参数(内聚力和内摩擦角)计算得到,使得MG-C准则使用方便,采用测井资料分析井壁稳定可得到连续坍塌压力剖面。 展开更多
关键词 井壁稳定 强度准则 mogiCoulomb 页岩 坍塌压力
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基于Mogi-Coulomb准则的深部巷道围岩松动圈分析 被引量:1
14
作者 经来旺 尚佳乐 +3 位作者 黄旭 谢金鑫 郑霖 经纬 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第2期110-115,共6页
巷道围岩松动圈是煤矿巷道支护设计的重要依据,研究松动圈半径的计算方式以及应力场和岩性参数对松动圈半径的影响对煤矿企业具有重要意义。基于Mogi-Coulomb准则推导了围岩松动圈半径计算公式,并与Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则、... 巷道围岩松动圈是煤矿巷道支护设计的重要依据,研究松动圈半径的计算方式以及应力场和岩性参数对松动圈半径的影响对煤矿企业具有重要意义。基于Mogi-Coulomb准则推导了围岩松动圈半径计算公式,并与Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则、统一强度理论3种准则进行了对比,分析讨论了4种准则的适用性与优劣性。结果表明,基于Mogi-Coulomb准则计算得到的松动圈半径最小,而基于Hoek-Brown准则计算得到的松动圈半径最大;中间主应力系数与内聚力对松动圈半径有显著影响;内摩擦角与内聚力、内摩擦角与中间主应力系数对松动圈半径的影响有限;在0.5~1的范围内增大中间主应力系数,同时提高内聚力可以有效抑制松动圈的扩展。 展开更多
关键词 松动圈 mogi-Coulomb准则 中间主应力系数 内聚力
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考虑中间主应力的粉砂岩侧向卸荷力学特性试验研究 被引量:7
15
作者 马钰沛 李江腾 刘双飞 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2792-2800,共9页
利用TRW-3000型岩石真三轴试验系统开展粉砂岩真三轴侧向卸荷试验,研究不同中间主应力系数b条件下粉砂岩卸荷破坏、变形特征,并基于Mogi-Coulomb强度准则,探讨岩体强度特征。研究结果表明:在真三轴侧向卸荷应力条件下,随着中间主应力增... 利用TRW-3000型岩石真三轴试验系统开展粉砂岩真三轴侧向卸荷试验,研究不同中间主应力系数b条件下粉砂岩卸荷破坏、变形特征,并基于Mogi-Coulomb强度准则,探讨岩体强度特征。研究结果表明:在真三轴侧向卸荷应力条件下,随着中间主应力增大,粉砂岩试样卸荷破坏模式由剪切-张拉复合破坏转变为板裂破坏,剪切破断角随b增大呈线性增大;应力-应变曲线有较明显的阶段性,随着中间主应力增大,破坏时最大主应变ε1、最小主应变ε3增大,体积应变εV减小,扩容趋势更加明显;在卸荷过程中,变形模量随卸荷量增加呈负指数关系降低;采用Mogi-Coulomb准则对真三轴侧向卸荷试验强度进行拟合分析,回归方程满足显著性水平α=0.01的F检验要求,Mogi-Coulomb强度准则能够较好地用于描述不同中间主应力条件下的粉砂岩侧向卸荷强度关系。 展开更多
关键词 真三轴 卸荷 中间主应力 破坏 变形 mogi-Coulomb强度准则
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一种准确预测钻井液安全密度窗口的新方法 被引量:8
16
作者 史亚红 夏宏泉 +2 位作者 彭梦 陈宇 陈颖杰 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期248-252,共5页
准确预测钻井液安全密度窗口是井身结构设计和钻井液密度合理选择的前提。常用的钻井液安全密度窗口预测方法是基于Mohr-Coulomb破坏准则和拉伸破坏准则而建立的。但是,由于Mohr-Coulomb破坏准则未考虑中间主应力的影响,预测的钻井液密... 准确预测钻井液安全密度窗口是井身结构设计和钻井液密度合理选择的前提。常用的钻井液安全密度窗口预测方法是基于Mohr-Coulomb破坏准则和拉伸破坏准则而建立的。但是,由于Mohr-Coulomb破坏准则未考虑中间主应力的影响,预测的钻井液密度偏高,不利于钻井提速和储层保护。为此,引入Mogi-Coulomb破坏准则,建立了3种地应力状态下预测直井钻井液安全密度窗口的新方法,克服了传统方法计算坍塌压力过于保守和计算破裂压力未考虑剪性破裂的不足。将其应用于川西地区H1井砂泥岩地层的钻井液安全密度窗口计算中,结果表明,新方法的预测结果较传统方法的计算结果更符合实际情况,且精度高、实用性强,对解决钻井中的井壁失稳问题有重要的指导意义。 展开更多
关键词 钻井液安全密度窗口 mogi-Coulomb破坏准则 坍塌压力 破裂压力
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真三向应力作用下深部砂岩力学特性 被引量:2
17
作者 王者超 石伟川 +1 位作者 孔瑞 郭家繁 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期689-696,共8页
基于真三轴试验机对取自某储气库、埋深3 600 m的试样开展了一系列砂岩真三轴压缩试验.研究了真三向应力作用下深部砂岩的强度、变形特征,并将深部砂岩与浅部砂岩的弹性模量、黏聚力、摩擦角和峰值破坏强度进行了对比.结果表明:在一定... 基于真三轴试验机对取自某储气库、埋深3 600 m的试样开展了一系列砂岩真三轴压缩试验.研究了真三向应力作用下深部砂岩的强度、变形特征,并将深部砂岩与浅部砂岩的弹性模量、黏聚力、摩擦角和峰值破坏强度进行了对比.结果表明:在一定范围内随着中间主应力的增加,深部砂岩的峰值强度也会增加,深部砂岩的起裂应力和损伤应力也随之增加,峰值处的中间主应变呈现减小的趋势.随着砂岩深度的增加,砂岩的弹性模量、黏聚力和摩擦角均呈现增大的趋势.浅部砂岩峰值破坏强度的八面体剪应力与有效平均正应力表现为非线性关系,而深部砂岩峰值破坏强度的八面体剪应力与有效平均正应力表现为线性关系,且Mogi-Coulomb准则更适用于表述深部砂岩破坏时的强度特征. 展开更多
关键词 深部砂岩 真三轴试验 变形特征 应力分界点 mogi-Coulomb准则
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热力耦合作用下圆形水工隧洞围岩弹塑性解析解 被引量:3
18
作者 孙河林 喻天龙 姜海波 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第12期5234-5243,共10页
为研究圆形水工隧洞围岩弹塑性区受力特点,基于Mogi-Coulomb强度准则和弹塑性理论,考虑温度和衬砌结构的影响,推导热力耦合作用下水工隧洞围岩应力、洞壁位移和围岩塑性区半径的解析解。依托新疆某高地温水工隧洞工程进行计算分析,对中... 为研究圆形水工隧洞围岩弹塑性区受力特点,基于Mogi-Coulomb强度准则和弹塑性理论,考虑温度和衬砌结构的影响,推导热力耦合作用下水工隧洞围岩应力、洞壁位移和围岩塑性区半径的解析解。依托新疆某高地温水工隧洞工程进行计算分析,对中间主应力系数、温度、混凝土强度、衬砌厚度和围岩应力分布及塑性区半径间的关系展开参数分析。结果表明:温度变化产生的拉应力会使衬砌结构对围岩支反力减小,围岩塑性区半径和洞壁位移有所增大,隧洞岩体稳定性变差;中间主应力系数b对岩体强度影响较大,b=0.5时围岩塑性区半径明显小于不考虑中间主应力时的塑性区半径;提高混凝土强度和增加衬砌厚度在初始阶段都能明显限制围岩塑性区发展,虽后续效果都不佳,但增大衬砌厚度更能限制围岩塑性区发展。 展开更多
关键词 水工隧洞 mogi-Coulomb强度准则 热力耦合 塑性区分布 中间主应力系数 衬砌结构
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考虑渗流效应的衬砌隧洞围岩弹塑性分析
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作者 孙河林 姜海波 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2023年第S01期206-215,共10页
为探明孔隙水对施工期水工隧洞稳定性的影响,基于弹塑性理论,采用Mogi-Coulomb强度准则,以衬砌-围岩弹塑性区为研究对象,推导圆形隧洞不同工况时围岩-衬砌结构应力、隧洞洞壁位移和围岩塑性区半径的解析解。依托新疆某水工隧洞工程展开... 为探明孔隙水对施工期水工隧洞稳定性的影响,基于弹塑性理论,采用Mogi-Coulomb强度准则,以衬砌-围岩弹塑性区为研究对象,推导圆形隧洞不同工况时围岩-衬砌结构应力、隧洞洞壁位移和围岩塑性区半径的解析解。依托新疆某水工隧洞工程展开计算分析,得到渗流效应、衬砌渗透系数和衬砌厚度对围岩-衬砌结构稳定性的影响规律。得出以下结论:1)渗流作用会极大改变衬砌和围岩的应力分布,减小衬砌对围岩的支反力会使隧洞稳定性变差;2)降低衬砌渗透系数会增大衬砌-围岩交界面渗透水压力,减小支反力会使围岩塑性区半径和洞壁位移有所增大;3)增加衬砌厚度会改变渗流场分布,弱化增加衬砌厚度提供的支护增幅效果,这在开始阶段能明显限制围岩塑性区发育,但后续效果不佳。 展开更多
关键词 mogi-Coulomb强度准则 圆形隧洞 围岩-衬砌结构 渗流效应 衬砌渗透系数 衬砌厚度
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脆性地层井壁稳定性评价准则
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作者 吴矿燕 刘洋洋 +1 位作者 刘海峰 罗蕴鑫 《石油化工应用》 CAS 2019年第6期1-5,12,共6页
脆性地层在钻井过程中的井壁稳定问题一直是困扰石油工业界的一个十分复杂的问题,其评价准则的选取是预测井壁稳定性的关键。目前,讨论最多的针对脆性地层井壁稳定性评价准则有:Mohr-Coulomb准则,Hoek-Brown准则,Mogi-Coulomb准则,三维H... 脆性地层在钻井过程中的井壁稳定问题一直是困扰石油工业界的一个十分复杂的问题,其评价准则的选取是预测井壁稳定性的关键。目前,讨论最多的针对脆性地层井壁稳定性评价准则有:Mohr-Coulomb准则,Hoek-Brown准则,Mogi-Coulomb准则,三维Hoek-Brown准则。在调研国内外评价准则的基础上,介绍了几种方法的基本原理、误差来源分析及适用范围:Mohr-Coulomb准则公式简单,参数获取方便,但只能反映岩块的线性破坏特征;Hoek-Brown准则虽能更好的反映岩块的非线性破坏特征,但由于没有考虑中间主应力的影响,结果是一个偏低的估计;Mogi-Coulomb准则引入了中间主应力的影响,且拟合结果居中,但进行三轴试验要求较高;三维Hoek-Brown准则既考虑了中间主应力的影响,又继承了Hoek-Brown准则的优点,且拟合偏差最小。建议深入研究中主应力对岩石强度的影响效应,推广脆性地层井壁稳定性评价准则适用范围。 展开更多
关键词 脆性地层 井壁稳定 MOHR-COULOMB准则 HOEK-BROWN准则 mogi-Coulomb准则 三维Hoek-Brown准则
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