考虑土拱效应的倾斜滑移面间竖向应力研究

假定两滑移面相互平行,且与水平面呈一定角度,对滑移面间土体沿竖向取水平薄层作为微分单元体,通过作用在单元体上的水平力和竖向力的平衡条件,基于土体主应力轴旋转理论,得到考虑土拱效应及倾斜角度的倾斜滑移面间竖向应力的理论公式,及对应不同倾斜角度及滑移面-土摩擦角的土侧压力系数。将得到的理论公式与Handy等公式进行比较,验证了该公式的合理性。研究结果表明:对于无黏性土,竖向应力沿深度先近似线性增大,后增加缓慢并逐渐趋于定值。竖向应力随着倾斜角度和滑移面间距的增大而增大,随滑移面-土摩擦角的增大而减小;土侧压力系数随着滑移面-土摩擦角的增大而增大,而随内摩擦角的增大而减小。

考虑土拱效应的滑移面间非极限状态土压力解答

深部岩土工程领域面临的井筒、巷道以及硐室等埋深较深结构物,其上方的土体大多处于非极限状态。现有理论很少关注非极限状态的土压力计算,基于此建立了考虑土拱效应的滑移面间非极限状态土压力计算模型。基于主应力旋转理论和简化的抛物线型滑移面,推导了滑移面上的侧向土压力系数;基于大主应力拱假设,采用极限平衡法建立了滑移面间土体中平均竖向应力的微分方程,并给出了解析解答;进一步,采用文中方法和经典理论解答分析了极限状态时滑移面间的土压力并与物理模型试验结果进行了对比,验证了方法的正确性;最后,进行了滑移面间非极限状态土压力算例分析,结果表明,建立的土压力解答能够较好地反映土体内部土拱演化过程中结构物上方及土体内部滑移面间的土压力状态及其与滑移面之间的演化关系。

卡瓦式表层套管连接器的设计

为了完善井口装置关键部件——表层套管连接器的设计方法,从分析事故实例着手以实际试验数据为依据,结合理论力学的研究方法,通过严密的计算过程,研究卡瓦牙倾斜滑移面摩擦系数与套管径向受力的函数关系式;得到事故发生的原因——在滑移面上涂抹的防锈润滑油减小了摩擦系数,导致套管径向受力超出其极限抗外挤强度。结果表明:卡瓦牙倾斜滑移面摩擦系数对套管所受径向外挤压力的影响十分明显,摩擦系数越大,表层套管连接器对表层套管的径向夹持力越小;校核套管所承受的外压是表层套管连接器设计工作不可忽视的关键环节。