高钢级绳索取心钻杆管材残余应力的初步研究

有观点认为管材的残余应力是绳索取心钻杆非正常损坏的诱因之一。据此采用环切法对不同热处理和矫直工艺的冷拔绳索取心管材制造过程中的残余应力进行了检测比对,认为冷拔管材制造环节产生的残余应力是存在的,也是可控的。只要制造工艺措施得当,可以将高钢级合金管材的残余应力控制在可接受范围内;合格管材出厂时存在较高残余应力造成的钻杆折断等事故较为罕见。应从管材制造、钻杆加工、现场使用等方面入手,努力降低钻杆断裂事故。     

钻柱振动特性的仿真分析

钻进过程中,钻柱振动是不可避免的,而且钻柱产生振动的原因是多方面的。随着研究的深入,人们不仅认识到钻柱振动对钻井作业产生的负面影响,还认识到利用振动可以得到许多井下信息。运用一根钻杆模型,分析了其在不同工作状况下的振动特性,得到了钻杆在横向、纵向、扭转振动的多阶振型,以及对应的应力应变图。对照振型和应力应变图,联系钻井实践中各种钻柱失效形式,以期从中找出一些振动与钻柱失效的关联,更好地利用振动去解决生产问题。     

应力分散型预应力抗拔桩系列技术研究与应用

根据目前国内外预应力抗拔抗浮桩、部分粘结预应力抗拔抗浮桩的优缺点以及使用的局限性——长螺旋钻机对于桩径＞800 mm或桩长＞30 m的桩力不从心,研究了应力分散型预应力抗拔桩及钢筋钢绞线笼系列技术,用于一个直径1 m、桩长60 m的抗拔桩工程,采用旋挖成孔,可实现在工程桩上进行大吨位试桩,受力合理,节省资金和工期,实践证明该系列技术有很好的应用前景。     

考虑桩径和桩侧摩阻力分布的改进Geddes桩基沉降分析方法

Geddes方法是我国桩基工程实践中常用的计算群桩沉降的一种弹性理论方法,其原理简单,易于应用,但其也有着比较明显的缺点。首先,Geddes法没有考虑桩径的影响,计算时会在桩端平面产生很大的应力集中;其次,Geddes法中假设的侧摩阻力分布模式过于简单,与工作状态下长桩的侧阻分布差别较大。为了解决这些问题,在Geddes方法的基础上,首先假设端阻力沿桩端平面均匀分布,桩侧摩阻力沿桩侧表面分布,采用数学积分与高斯积分相结合的方法计算地基附加应力,改善应力集中的影响;其次通过对Geddes方法原有侧阻分布模式的几何叠加,得到桩侧摩阻力两段式分布时地基附加应力的计算公式。计算表明,改进后的Geddes方法计算桩基沉降要比原有的Geddes方法计算值小。     

岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅱ):参数反演及数值模拟

海底隧道或近海富水区隧道围岩长期处于地下水环境中,围岩稳定性受渗流场的影响较为明显,由于渗流场作用使得应力场、损伤场发生变化,而围岩应力场、损伤场的变化又对渗流场产生反作用,三场耦合效应十分显著。针对耦合模型中参数多、确定难度大的问题,进行耦合模型中损伤参数的反演。采用基于岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型所编制的计算程序和智能位移反分析程序,对大连地铁海事大学试验线路过河段隧道施工过程中的围岩稳定性进行数值计算。根据现场监测位移采用耦合模型进行损伤参数反演,其中耦合计算中采用应力场与渗流场分别迭代求解的间接耦合方法进行有限元计算,利用反演的参数对隧道围岩应力场、渗流场、损伤场分布规律及衬砌结构的受力特征进行了分析。研究结果表明:利用位移反分析法得到的围岩力学参数进行类似地质条件的隧道围岩数值分析是可行的,进而可以预测围岩的变形破坏模式,判断围岩的稳定性。与此同时,通过数值计算可知,地下水的渗流作用对近海隧道的围岩变形有一定的影响,增加了围岩的应力、位移,从围岩-支护结构共同作用原理考虑,进行隧道支护结构设计是应该考虑三场耦合效应的,计算结果可以指导隧道防排水施工质量的改进与提高,为近海富水区隧道开挖设计提供一定的理论参考。     

裂隙岩体宏观力学参数的二维数值模拟

岩体通常含许多不同尺度的裂隙,因而力学性质非常复杂。由于现场测试及常规实验室试验常受各种条件的限制,因而其不能准确反映岩体的宏观物理力学性质。本文基于有限元分析软件对二维情况下的完整岩体和含不同倾角的软弱夹层的岩体在单轴和双轴压缩下进行了数值模拟,得到岩体变形的应力-应变曲线。该类曲线能反映裂隙对岩体力学参数的影响,对于指导工程实践有一定的意义,并且为获取岩体力学参数提供了新的途径。     

煤系沉积岩应力–应变与应变–渗透率特征

通过对济宁三号煤矿岩样进行现场采取和室内试验分析,探究对开采有威胁的3煤层顶板砂岩和红层的渗透率特征。试验结果表明,中粗砂岩的渗透率最大,泥岩样的渗透率相对较小;应力对岩石的渗透率有很大的影响,主要体现在节理的法向闭合和剪胀效应,其中应力剪胀能显著地改变岩石节理的渗透性;岩石应变渗透率曲线,表现出渗透率峰值"滞后"的特点;在岩石处于弹塑性阶段时候,渗透率的变化剧烈且具有不可预测性,然而岩石渗透率与体积应变有很好的一致性。通过对实验结果的归纳总结,本文将岩石在全应力应变过程中渗透率变化划分成5个阶段:微裂隙压密闭合阶段、微裂隙随机扩展阶段、裂隙扩展贯通阶段、裂隙错动充分发育阶段和裂隙二次闭合阶段。     

剪节理发育地区球状风化物的成因分析

在系统总结国内外关于球状风化物成因研究已有认识的基础上, 针对其中存在的一些值得商榷的问题,结合大量野外图片以及标本分析,对剪节理发育地区球状风化物的成因展开重点研究。提出由于应力作用使岩石内部产生球状细微剪切变动,之后受风化作用的影响形成了球状风化产物的新观点。以此为基础,分析了其他类型球状风化物的形成与力作用的关系。     

中主应力系数影响下的冻结砂土损伤本构模型

人工冻结法是饱水砂层开挖过程中常用的止水和临时支护方法，通过冻土损伤特性研究为冻土力学特性和冻结体稳定性分析奠定基础。为研究冻结砂土的损伤力学特性，在-5℃下进行了不同中主应力系数的冻结砂土三维室内试验。从冻土微元破坏服从Weibull随机分布的特点出发，将Drucker-Prager强度准则作为冻土微元统计分布变量，利用应变等价性假说，建立了三维应力状态下冻结砂土损伤本构模型；在此基础上，讨论模型参数F₀与m和中主应力系数的关系，对模型参数进行合理修正，建立中主应力系数影响下的冻结砂土损伤本构模型，并与试验结果进行对比。分析结果表明:参数F₀和m随着中主应力系数的增大呈现先减小后增大的趋势；参数F₀反映了冻结砂土的强度特性，参数m代表了冻结砂土的延性及脆性特征，考虑中主应力系数影响的冻结砂土损伤本构模型能很好地模拟冻结砂土应力-应变全过程曲线。研究成果为人工冻结法工程设计提供一定的理论依据。移动阅读      

动态应力触发研究进展

本文从库仑破裂应力与动态应力触发原理、观测事实与研究现状以及存在的问题与展望等3个方面介绍了动态应力触发的研究进展。其中,在主震对余震活动、强震对后续远场地震活动、不同破裂类型的地震之间及强震对火山(泥火山)的动态应力触发作用、一次大地震中子事件之间的动态应力触发关系以及动态应力触发的时间延迟等方面进行了详细讨论。分析认为,动态应力触发理论在解释震后余震分布、远程触发以及对火山触发性喷发等方面得到了较好的结果;动态应力触发可能会受断层破裂方式和方向的影响;大地震中子事件之间的动态应力触发关系对震源研究有重要意义;动态应力触发现象普遍存在时间延迟。