非均匀地应力场中套管载荷的理论解

利用弹性力学理论推导出了非均匀地应力条件下套管-地层系统的位移场、应力场和套管载荷的解析表达式。将非均匀地应力分解为均匀地应力和偏差地应力两部分,并用弹性力学方法分别对其进行求解,得出理论解,最后将两部分叠加得到非均匀地应力条件下的套管-地层系统的位移场、应力场和套管载荷。应用实例表明,套管径向压力载荷图形的长轴指向地应力场的最小主压应力方向。

非均匀载荷下套管偏心对套管强度影响研究

通过对复杂地质条件下套管变形趋势分析,发现在相同地层条件下、相同井段处非均匀载荷作用下的等效外挤压力相差很大,致使套管变形程度不一。为了搞清楚出现这种现象的原因,运用相关数值模拟方法对地应力的非均匀程度以及套管偏心度对套管外载的影响规律进行了进一步的研究,结果表明,在90°和270°相对偏心方位套管的最大应力随着偏心距增加而逐渐增加;偏心距越大,套管内壁应力增加幅度越大。这与在非均匀载荷作用下套管内壁最大应力出现方位相同,即套管在非均匀载荷作用下向最小水平主应力方向偏移时,会加剧套管内应力的增加幅度;反之则会减小套管内应力的增加幅度。

非均匀地应力下蠕变地层套管的载荷分布

地层蠕变效应是引起套管损坏的主要原因之一,在非均匀地应力下,如何计算蠕变地层作用于套管上的最终稳定载荷是一个非常困难的问题。将套管看成弹性体,把地层视为无穷大的粘弹性体,建立了非均匀地应力条件下蠕变地层的开尔文模型本构方程,运用应力分析法和拉普拉斯变换法,求解出非均匀地应力条件下蠕变地层套管的载荷,并分析了套管载荷的分布。结果表明,当套管刚度较大时,经过足够长的时间,套管载荷趋于一个稳定的最大载荷分布,且其值接近于完全弹性解。

非均匀地应力下蠕变地层套管的载荷与变形关系

蠕变地层中套管载荷与套管变形是两个相互作用的因素,给出了非均匀地应力下蠕变地层套管载荷和变形的解析解。地层蠕变效应是引起各类套管大量损坏的主要原因之一,在非均匀地应力下,如何计算蠕变地层作用于套管上的最终稳定载荷和套管最终变形,这是两个很难解决的课题。将套管看成弹性体,把地层视为无穷大的黏弹性体,利用非均匀地应力条件下蠕变地层的开尔文模型本构关系,运用半逆解法和拉普拉斯变换法,完善了非均匀地应力条件下蠕变地层套管载荷的解析解,进而求出了套管变形的解析解;研究了非均匀地应力下蠕变地层中套管载荷的分布规律和变形的影响因素。结论对蠕变地层中套管的选用有重要的参考价值。

岩层倾角与建筑基础不均匀沉降关系的数学分析

以大量的工程监测数据为依据,对基础不均匀沉降与岩层倾角的关系进行了系统的分析,给出了建筑基础不均匀沉降与岩层倾角关系的数学模型。

非均匀地应力场中套管井井周应力分布及影响因素研究

用解析方法对非均匀地应力场中的套管-水泥环-地层应力分布进行了分析,并编制相应计算程序,来分析套管井周围径向、周向应力的分布规律,并依此研究了套管内径、套管壁厚、水泥环壁厚、水泥环弹性模量对套管所受径向、周向应力的影响规律。研究结果表明套管-水泥环-地层系统中各界面上的周向、径向应力均呈椭圆图形分布,且各界面周向应力以及套管与水泥环接触面径向应力的长轴均指向最小主压应力方向;套管外壁周向应力随着水泥环弹性模量的减小、套管内径的增大、套管壁厚的减小、水泥环壁厚的减小而逐渐增大;套管径向应力,随着水泥环弹性模量的减小、水泥环壁厚的减小、套管内径的减小、套管壁厚的增大而逐渐增大;影响套管周向应力的主要因素是水泥环的弹性模量和套管内径,影响套管径向应力的主要因素是水泥环的弹性模量和套管壁厚。分析认为适当提高水泥环的弹性模量、减小套管内径、增加套管壁厚,可减小套管应力,提高套管井抗挤强度。研究成果对优化套管完井设计、避免套管变形损坏、指导套管井的各种井下作业措施均具有重要的指导意义。

冲击煤层煤柱变形与地面建筑物保护关系研究

保护煤柱合理宽度(或停采位置)是确保地面重要设施长期稳定的关键。以山东某矿地面引水渠("南水北调"工程组成部分)下不规则下山保护煤柱宽度设计为工程背景,首先,通过分析煤柱变形可能引起地面建(构)筑物的破坏方式,提出了控制长期高应力作用下冲击煤层煤柱变形的原则:1走向方向煤柱不发生冲击失稳破坏;2走向方向煤柱不发生煤体长时强度降低而导致的失稳破坏;3倾斜方向煤柱保持均匀变形,从而使地面不发生明显拉伸破坏。其次,依据煤柱上方覆岩空间结构形式,建立了煤柱应力估算模型,提出了保持煤柱长期稳定及地面建筑安全的煤柱设计方法。最后,应用研究成果,分析了工程案例的煤柱应力、围岩稳定性和变形特征,并对该引水渠工程和井下开采设计进行了安全评估。该研究成果对类似开采条件下的保护煤柱宽度确定具有指导意义。

砂卵石地层撕裂刀布置对刮刀磨损的影响研究

研究目的:砂卵石地层空间分布不均、磨蚀性强,盾构在该类地层中开挖时经常出现掘进效率低、刀具磨损严重的情况,为实现砂卵石地层盾构安全高效掘进,开展撕裂刀布置对刮刀的磨损影响研究。本文以北京新机场线"磁一"区间工程为背景,根据区间砂卵石地层分布特征及刀具磨损的保护需要,对撕裂刀及刮刀进行分区、分层布置设计,提出三种组合布置模式;开展盾构现场原位试验,利用现场观测断面及监测断面,对盾构掘进过程中刀具的磨损状态进行跟踪测试与分析。研究结论:(1) B模式刀具布置可以有效降低刮刀的磨损,刀具布置时应优先选用此模式;(2)撕裂刀对刮刀的保护作用随着距离的增加迅速减小,有效保护距离为单倍刀宽;(3)该研究结果可为砂卵石地层盾构刀具的布置提供理论依据及参考。

应力函数法计算蠕变地层套管的载荷

本文采用应力函数法研究蠕变地层中套管载荷的分布规律。将套管看成弹性体,把地层看成无穷大的粘弹性体,根据开尔文模型平面应变的本构方程,极坐标形式的平衡方程、变形协调方程及几何方程,采用应力函数法,解出了均匀地应力条件下蠕变地层套管载荷的解析解。为寻求非均匀地应力条件下蠕变地层套管载荷的解析解提供了理论参考。

地层厚度非均匀性对基坑支护结构稳定性的影响研究

为研究地层厚度非均匀性对基坑支护结构稳定性以及支护结构内力、变形的影响,以郑州市某深基坑工程桩锚支护结构为研究对象,提出了非均匀地层基坑支护稳定性计算方法,通过MIDAS软件对实际非均匀地层和简化后的均匀地层两种情况下基坑支护结构进行三维有限元数值计算,并进行了基坑监测。研究结果表明:把非均匀厚度地层简化成均匀厚度地层时,基坑不同位置支护桩桩后土压力、弯矩、剪力和位移等呈现不对称分布,从而造成空间上的变形不协调。“非均匀模型”坡顶水平位移和竖向位移最大比“均匀模型”大54.55%和29.08%,而“非均匀地层”模型坡顶位移计算值与实际监测数据更为接近;“非均匀模型”桩身最大水平位移比“均匀模型”大8.3%;同一工况下两种模型土压力变化趋势相似但同一位置其量值上有较大差别;两种模型中桩身最大正弯矩约有3%的差异,桩身最大负弯矩约有7.9%的差异,这与桩后土压力的分布密切相关。

某住宅楼沉降原因分析

通过对场地工程地质条件、基础设计、搅拌桩施工和沉降观测等资料进行综合分析 ,认为某 2 #住宅楼东、西两端七层至三层发生裂缝是由不均匀沉降造成的。勘察部门曾建议砾砂层 5作为持力层 ,采用预制桩 ;而设计为搅拌桩 ,桩端至原状粘土层 ,即 2层硬～可塑状粘土 ,属表土层作为持力层。往下的 3、4两层为可～软塑状粉质粘土和疏松的粉砂 ,其承载力标准值只有 75～ 1 55kpa,与设计的处理后复合地基承载力 2 0 0 k Pa相比两者相差较大 ,造成该住宅楼产生不均匀沉降和倾斜 ,建筑结构师们应借以为鉴。

地层不均匀对载体桩成桩质量的影响实例分析

载体桩就是由混凝土桩身和载体构成的桩,是一种新的地基基础处理施工技术,在桩端通过反复填入建筑垃圾再以重锤进行夯实,通过三击贯入度等指标控制密实度,以达到提高承载力的目的,因此三击贯入度作为载体桩设计、施工时衡量载体桩成桩质量、桩基承载力主要控制指标。本文通过一载体桩实体检测和进一步钻探勘察表明,桩端持力层地层的均匀性(倾斜度)对成桩质量至关重要,在载体桩设计初步阶段就必须充分考虑地层非均匀性对载体桩成桩质量的影响,不能仅依靠三击贯入度作为桩基承载力设计依据,必要时进行专项施工勘察。

锚杆静压托换技术在工程补强中的应用

结合工程实例，阐述了锚杆静压桩在基础补强工程中的具体应用。

浅谈不均匀地基基础设计

基础是房屋的重要组成部分之一.基础设计是否合理直接影响房屋的正常使用.本文通过工程实例阐述了在不均匀地基上进行基础设计需要考虑的问题和一般设计方法.

三翼钻头钻进过程模拟及结构参数优化

针对地铁暗挖车站在复杂地层中机械成桩难和钻进效率低的问题,优化钻具参数可适应复杂地层的钻进需要。应用ANSYS Workbench仿真平台显式动力学分析方法,通过设置本构模型参数来模拟三翼钻头在粉质黏土层、细中砂及砂卵石层的钻进过程,结合均匀试验设计法得到等效塑性应变速率的回归方程。分析结果表明:最佳钻进效率钻头模型参数钻角为45°,钻齿与护臂夹角为45°,钻齿直径为65 mm,速度为10 rad/s。有限元数值模拟方法与均匀试验法为优化钻头结构、提升反循环钻机的钻进效率提供了一定依据。