水平定向钻穿越施工中钻井液渗透对孔壁塑性半径的影响

以大直径水平定向钻进(HDD)在实际砂土层的工况为对象,通过理论分析和实验室测试的方法推导HDD钻孔孔壁的塑性半径的计算公式,并对试验测试结果进行分析。结果表明:当压差等于零或内压大于外压时,孔壁塑性半径受到钻井液渗透的影响非常小,几乎趋近于一个定值;当内外压差小于1.0 MPa时,塑性半径受钻井液渗透影响程度呈指数增加,当内外压差大于1.0 MPa时,其理论值已经超过了实际工程钻井液渗透的半径。

一种新的机械自紧厚壁圆筒塑性半径计算方法

为推导一种新的机械自紧厚壁圆筒塑性半径的计算公式,首先采用ANSYS对不同摩擦系数的机械自紧进行数值模拟,发现摩擦系数对残余应力和塑性半径无影响,因此在推导塑性半径计算公式时可不考虑摩擦系数的影响;其次根据机械自紧过程中冲头圆柱段和厚壁圆筒接触处径向应力相等推导出了塑性半径的计算公式。利用该公式计算了9个不同模拟管的塑性半径,结果表明理论值与实验值吻合良好。该公式可根据过盈量求出塑性半径和自紧度,或者在已知自紧度的情况下确定过盈量。

机械自紧厚壁圆筒塑性半径的计算

机械自紧是依靠冲头同身管内径的过盈量使身管内壁产生塑性变形,提高承载能力,达到自紧的目的.准确建立冲头过盈量与塑性半径之间的关系,才能准确地预测自紧度.为此,利用合理的简化假设,通过对冲头进行弹性分析和对厚壁圆筒进行塑性分析,利用机械自紧在加载过程中冲头圆柱段和厚壁圆筒接触处径向应力相等这一边界条件,推导出了过盈量与塑性半径之间的计算公式,从该公式可直接由过盈量求出塑性半径,由塑性半径便可预测出机械自紧厚壁圆筒的自紧度.为了验证公式的正确性,对10种不同过盈量的机械自紧过程进行了数值模拟,理论计算与数值模拟的结果进行比较,发现理论计算结果与数值模拟的结果比较吻合.

应用和改造卡斯特纳公式求取家竹箐隧道塑性半径

本文叙述了家竹箐隧道不用折扣取值而用数解法通过卡斯特纳公式求解塑性区半径的方法。这要求在公式中除了应恰当地采用因随开挖面积不同而形成的形常数即开挖圆半径之外 ,还应特别计及开挖时人为的支护抗力。此二者都是通过家竹箐隧道施工实践而总结出来的宝贵经验。

顺煤层钻孔水力造穴塑性影响半径的数值模拟

为确定顺层水力造穴钻孔的有效抽采半径,以黄岩汇煤矿为工程背景,基于瓦斯抽采气-固耦合模型,采用Comsol Multiphysics数值模拟方法,模拟分析不同造穴半径下钻孔周围塑性损伤情况,并以此确定了有效抽采半径与造穴半径之间的对数函数关系,综合考虑安全因素和现场施工条件,得出最优造穴半径为0.4 m时有效抽采半径为3.4 m;成果用于黄岩汇煤矿15117轨道顺槽单孔瓦斯抽采试验,为现场瓦斯抽采提供理论依据和数据支持。

关于计算最佳弹塑性界面半径的探讨

为了确定厚壁圆筒容器自增强处理时最佳弹塑性界面半径,基于第4强度理论的观点,推导出了经过自增强处理的压力容器的最佳弹塑性界面半径以及最大允许工作内压的公式,并为工程实际应用提出了自增强厚壁圆筒最大工作压力的控制条件。

LDPE超高压管式反应器自增强弹塑性界面半径分析

为确定LDPE超高压管式反应器自增强处理的弹塑性界面半径,用几种理论方法计算了最佳弹塑性界面半径,并利用残余应力试验方法进行了证明。试验结果表明,残余应力曲线在弹塑性半径附近出现拐点,与理论结果相符合,为该类型反应器的研究奠定了良好的基础。

热采水平井塑性破坏半径预测方法及应用

有关疏松砂岩油藏水平井塑性破坏半径的研究没有考虑高温交变应力对近井岩石塑性破坏过程的影响.分析热采复杂条件下的水平井近井地层应力分布规律,提出基于不同岩石破坏准则的近井塑性破坏半径预测方法.结果表明,井壁处的塑性屈服函数值越大,井壁破坏程度越大,出砂越严重,塑性屈服函数的零点即为塑性破坏半径.井底温度越高,塑性破坏半径越大.塑性破坏半径受原地主应力顺序、井周角、方位角、井底流压等因素影响.当垂向主应力大于水平主应力时,垂直方向上的塑性破坏半径最大;反之,水平方向上的塑性破坏半径最大.当水平井方位角为0°(或180°)时,井周塑性破坏半径最大;当水平井方位角为90°(或270°)时,井周塑性破坏半径最小.该研究成果对于热采水平井出砂预测有一定的指导意义.

超高压管式反应器的最佳弹性-塑性交界面半径

应用Mises屈服条件,考虑温差应力对超高压管式反应器疲劳寿命的影响,从剪应力强度最小原理与剪应力强度均匀分布原则,分析得到最佳弹性-塑性交界面半径公式,结果表明剪应力强度最小原理和剪应力强度均匀分布原则是相容的。文中公式可供超高压管式反应器的工程设计参考。

单层厚壁圆筒最佳弹塑性交界面半径的确定——兼与谢志均同志商榷

分析认为有关文献从控制最大周向应力的角度，导出最佳弹塑性交界面半径计算公式的方法值得商榷。应用单层厚壁自增强田筒在正常操作时内、外壁剪应力强度相等的等强度设计理论，导出了最佳弹塑性交界面半径计算公式。用包辛格系数考虑了工程实际材料拉伸与压缩屈服极限的不一致对最佳弹塑性交界面半径的影响。经试验数据和工程实例验证。本文公式具有精度高的特点，可用于工程设计。

理想弹塑性线性强化模型的身管残余应力分析

为计算理想弹塑性线性强化模型机械自紧身管的残余应力,基于弹塑性力学和一些基本假设,通过对加载和卸载过程中的身管做弹塑性分析,得到了机械自紧身管的塑性半径、加载和卸载过程中的应力应变、反向屈服半径的计算公式。利用机械自紧身管加载和卸载过程中的应力,给出了身管有反向屈服和无反向屈服两种情况下残余应力的计算公式。应用这些公式计算了一个模拟管的塑性半径、反向屈服半径和残余应力,结果表明理论值与实验值吻合良好。

竖向掏土纠倾孔周塑性区计算研究

采用桩筏基础的高层建筑倾斜后,常采用竖向孔掏土进行地应力解除实现纠倾,工程设计与施工依据经验进行,缺乏理论指导。将一定深度处的竖向孔孔周应力重分布问题简化为平面应变问题,采用摩尔-库仑强度条件推导了塑性区半径的解析解。该解析解表明,塑性半径随土体抗剪参数的降低而增大,随掏土孔半径的增大而增大,随地应力的增大而增大。结合解析解的表达式,探讨了存在地下水、注水、抽水、循环掏土扰动等因素对塑性区半径的影响。最后用数值分析方法对该解析解进行模拟验证,表明公式的正确性与适用性。该研究成果对纠倾工程的设计与施工具有积极的指导作用。

地下圆形结构弹塑性理论

本文利用地下结构与地层的位移协调条件,对圆形隧道和围岩进行了弹塑性计算,求出塑性区范围和形变压力,松动压力.并把此原理及其方法用于盾构法,矿山法和喷锚支护施工的隧道衬砌中.例题计算结果与薄型隧道衬砌地层压力量测结果相符.

基于摩尔库伦准则的球壳自重应力弹塑性分析

本文以理论解析方法对球壳模型自重应力场进行了弹塑性分析。研究发现:竖向应力和水平应力在球壳表面均为零,应力随深度线性增加,但塑性层中应力梯度小于弹性层;球壳强度与刚度之间存在制约关系,即内摩擦角与泊松比须满足特定条件;球壳应力分析不仅适用于地球壳体尺度,同样适用于工程尺度。分析了内摩擦角、泊松比、粘聚力对球壳应力状态的影响。

统一强度理论下小净距隧道围岩塑性区新解

将小净距隧道中岩柱塑性区不重叠的极限塑性区半径定义为塑性区贯穿半径,考虑中间主应力的影响,采用统一强度准则和Schwarz交替法,对小净距隧道的弹塑性状态进行分析,推导小净距隧道塑性区半径的解析表达式.通过算例,分析中间主应力、内摩擦角和黏聚力对理论解的影响.结果表明:当两隧道净距大于2.3倍的开挖半径时,两隧道之间的相互作用较小,塑性区半径趋于一个稳定值,稳定值比单孔隧道塑性区半径大17.7%,可近似按照单孔隧道进行处理;小净距隧的塑性区贯穿半径随着统一强度参数、内摩擦角和黏聚力的增大而减小;与同不考虑中间主应力作用相比,考虑中间主应力作用的塑性区贯穿半径减小9.19%~20.71%,充分发挥围岩的强度性能.

非对称应力作用下直墙马蹄形隧道塑性区研究

基于已有的圆形洞口围岩塑性区解答,通过旋转极坐标轴角度,由复变函数保角映射方法,得到了非对称应力作用下直墙马蹄形隧道围岩塑性区半径解析公式,并结合算例进行了分析,通过塑性区半径分布图验证了该方法的有效性。

深埋隧道围岩滑移面验证及稳定性分析

为了采用安全系数分析深埋圆形盾构隧道稳定性,以隧道围岩弹塑性区域的应力分布为基础,采用变分方法验证围岩滑移面的分布形态。将围岩简化为理想弹塑性材料,结合弹塑性区域应变分布获得围岩极限塑性半径。基于Mohr-Coulomb准则,选取隧道安全系数为极限塑性半径内沿隧道滑移面围岩的抗剪强度与剪切力之比,获得以安全系数为隧道稳定性指标的分析方法。通过算例分析得出极限应变与屈服应变比值、围岩力学参数和支护参数与隧道相对塑性半径和安全系数的关系。研究结果表明:增加围岩内聚力、内摩擦角及支护压力能有效抑制隧道塑性区半径发展与提高隧道安全系数;围岩变形协调能力越好,整体越稳定。

机械自紧加载解研究

为了计算机械自紧厚壁圆筒在加载阶段的应力应变,利用空间轴对称问题的基本方程及合理的假设,对具有理想弹塑性材料模型的厚壁圆筒加载过程进行了弹塑性分析,对加载阶段的冲头进行了弹性分析.利用机械自紧加载过程中的边界条件和连续性条件,推导出了塑性半径的计算公式以及厚壁圆筒和冲头在加载过程中的应力应变.为了验证公式的正确性,对10种不同过盈量的机械自紧过程进行了数值模拟,将塑性半径的理论值与数值模拟的结果进行比较,发现理论计算结果与数值模拟的结果非常接近.

机械自紧残余应力计算

为计算理想弹塑性模型机械自紧厚壁圆筒的残余应力,首先利用轴对称问题的基本方程,对加载过程中的厚壁圆筒作弹塑性分析,对加载阶段的冲头作弹性分析.其次利用机械自紧加载过程中的边界条件和连续性条件,推导出了塑性半径的计算公式以及厚壁圆筒和冲头在加载过程中的应力应变.再次对卸载阶段的厚壁圆筒进行弹塑性分析,得到厚壁圆筒卸载阶段的弹塑性解,最终得到厚壁圆筒残余应力和反向屈服半径的计算公式.利用残余应力计算公式计算了一个模拟管的残余应力,结果表明理论值与实验值吻合良好.

双线性随动硬化材料的机械自紧身管残余应力

为计算双线性随动硬化材料模型机械自紧身管的残余应力,基于弹塑性力学理论及一些基本假设,推导出了双线性随动硬化材料模型机械自紧身管的塑性半径、反向屈服半径,以及身管弹塑性卸载和弹性卸载两种情况下的残余应力计算公式.利用这些公式计算了一个模拟管的塑性半径、反向屈服半径和残余应力,结果表明理论值与实验值吻合得良好.