砂岩弹塑性力学特性的水物理化学作用效应——试验研究与本构模型

针对干燥、饱水、蒸馏水以及不同离子浓度和pH值水溶液循环流动作用至水–岩反应平衡后的砂岩试件,开展一系列单轴压缩试验和CT损伤测试,获得这些不同状态及水溶液作用后砂岩试件的应力–应变关系全过程曲线和CT扫描结果;分别研究砂岩弹塑性力学特性包括应力–应变关系、弹性模量、峰值强度及残余强度的水物理作用和水化学作用效应与机制;基于CT检测结果开展相应的水物理化学损伤分析;在此基础上,通过分析水物理化学作用对砂岩应力–应变关系的影响特征与规律,探讨并采用改进的Duncan模型来描述存在水物理化学作用效应的砂岩非线性弹性变形行为。研究结果对于水–岩相互作用及相关领域的理论与应用研究,具有良好的促进与借鉴作用。

膨胀管弹塑性力学特性分析与设计研究

采用弹塑性力学分析方法,结合膨胀管实际应用情况,对膨胀管弹塑性力学特性进行了定量分析,特别是对达到塑性极限压力条件下膨胀管应力分布特点及其与塑性极限压力之间的关系进行了深入研究。在膨胀工具结构设计中,锥角设计是关键,除了要满足膨胀管达到塑性极限条件外,还应综合考虑膨胀锥上行的摩阻尽可能小,以减小工具卡死的可能;膨胀管的材质应与套管材质有差异为好,并且膨胀管的屈服极限应小于套管的屈服极限,这样有利于保护套管。本文研究结果可以为渤海油田井上膨胀工具结构设计和现场实施套管开窗定向侧钻分支井作业提供技术支持。

不同支护方式下巷道围岩变形破坏规律分析

为了维护巷道围岩的稳定性,确保矿井顺利安全开采,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,从理论上分析了体积应变为零、体积应变不为零、应变软化条件下圆形巷道围岩弹塑性力学特性,分析得出,巷道大变形力学模型应采用应变软化模型条件下圆型巷道弹塑性力学模型;数值模拟分析了不同支护方式下巷道两帮等效应力分布、锚杆轴力分布规律以及巷道围岩位移变化规律,研究表明,采用棚索耦合支护,能够有效控制围岩变形。