兖州矿区立井井壁破裂的原因分析及防治

针对兖州矿区有８ 个生产井筒发生井壁破裂事故的问题,在进行调查、治理和分析近期监测资料的基础上,详细研究了本区井壁破裂的原因,认为由于第四系下组水位的强烈疏降引起砂层压缩所产生的垂向附加应力与井壁自重应力之和大于井壁混凝土的强度是导致井壁破裂的最根本原因,提出了可以用ｅ－ｐ 曲线法、ｐｗ －ｆｎ 法和模糊聚类评判法预测井筒的稳定性,同时提出了井筒破坏的防治措施．     

冻结井筒竖向可缩性井壁接头的设计研究

深厚表土层冻结法施工的立井井筒可能因竖向附加力作用而发生破裂,安设在立井井筒中的竖向可缩性井壁接头可有效衰减竖向附加力,从而预防井筒破坏。根据竖向可缩性井壁的设计原则,研究了竖向可缩性井壁接头的结构形式及其简化设计方法。采用数值计算方法对竖向可缩性井壁接头的安设位置及个数进行了优化设计,结果表明,设置双可缩性接头极大地改善了内层井壁的受力状况。现场测试表明,竖向可缩性井壁接头可有效衰减竖向附加力,使立井井筒运营情况良好。     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之二）

阐述了特殊地层条件下井壁受力的新观念及设计井壁的荷载组合；通过模拟试验提出了能适应竖直附加力的新型冻结井壁结构和钻井井壁结构，并给出了设计参数和设计方法；开发出从改变井壁结构方面防止新建井筒井壁破裂的技术．     

Causes and Preventions of Shaft Wall Fracturing in Yanzhou Mining Area

针对兖州矿区有8个生产井筒发生井壁破裂事故的问题,在进行调查、治理和分析近期监测资料的基础上,详细研究了本区井壁破裂的原因,认为由于第四系下组水位的强烈疏降引起砂层压缩所产生的垂向附加应力与井壁自重应力之和大于井壁混凝土的强度是导致井壁破裂的最根本原因,提出了可以用e-p曲线法、p     

深厚表土中钻井法凿井的井壁外载和结构

分析了钻井法凿井的井壁外载,特别是近年来研究厚表土层中井壁破裂机理时发现的竖直附加力,在已知外载条件下,研究了两种可行的井壁结构,即以增加井壁整体强度的“抗”型和安装竖向可缩装置的“让”型井壁结构的力学特性及适用条件,研究了安装竖向可缩装置井壁的井筒装备应采取的措施,认为当表土深度超过200m时,以安装竖向可缩装置的“让”型井壁结构为好。     

厚冲积层疏水引起地面沉降时井筒受力分析

首先分析临涣矿区井筒破裂的原因，进一步分析厚冲积层疏降水引起地面沉降情况下井筒附加纵向载荷的产生及其计算方法．在上述分析基础上，根据矿区现有井筒技术参数和实际状态，按照摩擦阻力为直线分布与三角形分布两种形式，应用第四强度理论推算摩擦阻力极限值大小，此值可作为本矿区以及地质条件类似矿区的现有井筒井壁强度验算与新井井壁设计的重要参考．     

立井井壁附加应变长期实测研究

对华东地区十多个立井井筒6～9 a的井壁附加应变进行了实测和研究,获取多个井筒的实测附加应变演变规律并进行了分类处理,在对附加应变进行拟合的基础上分析了几种典型附加应变曲线的特点,分析了不同类型曲线中竖直附加力和温度应力对井壁破裂的贡献.结果表明:温度可造成竖向温度应变27×10~(-6)～88×10~(-6)幅度的波动,可以认为是井壁固有的恒定交替变化的应力,本身并不会造成井壁的破坏,但会加剧或缩短井壁破坏进程;竖直附加力增长率在0.015×10~(-6)～0.068×10~(-6)d~(-1)之间,随时间逐步增大的竖直附加力造成井壁破坏.     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之三）

对井壁破裂后抢险加固技术措施及治理已破裂井壁的开卸压槽技术和井内破壁注浆加固地层技术进行了综述．通过模拟试验，研究了注浆加固地层法防治井壁破裂的可行性．结果表明，该方法能大大减小井壁竖直附加力，从而可根治井壁破裂．最后，指出了进一步研究的内容及方向．     

不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构试验研究

通过不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构模型的试验研究，得到了混凝土井壁具有很高的承载能力和现行设计的冻结井壁中不会出现拉应力，从而为我国冻结井筒采用混凝土井壁代替钢筋混凝土井壁的探讨提供了试验依据。     

卸压法治理井壁结构破裂的模拟试验研究

结合深厚表土中井壁破裂治理的实际工程,在数值模拟计算和现场实测成果的结果的基础上,通过物理模拟试验对“卸压法”治理井壁破裂的机理进行了研究。分析了井壁二次破裂的过程、位置和形态,以及卸压槽和卸压特性,得到了卸压法治理井壁破裂的力学机理,为卸压法防治井壁破裂提供了理论依据和工程参数。     

黄淮地区井筒破裂致因分析及防治措施

通过对黄淮地区井筒破裂现象的案例分析,发现这一地区的井筒在破裂位置、破裂时间及破裂形态等方面存在诸多相似点,透过这些表象从理论上对破裂原因作了分析,得到“表土沉降和温差所引起的负向摩擦力是井筒破裂的重要致因”这一结论,并针对性地提出具体而简单可行的防治措施。     

祁南矿井冻结井新型井壁结构破坏分析

祁南矿井冻结段井筒采用了我国自行研制的滑动、可缩性新型井壁结构。通过对核矿三个井筒外层井壁施工过程中出现破坏原因的分析,指出了在设计和施工中存在的不足,提出了需进一步研究的问题。     

考虑井壁径向流入的大位移井井筒压降计算

根据大位移进井筒流动特征，应用质量守衡，动量守衡原理建立了考虑井壁流体径向流入的任意倾角的大位移井筒压降计算模型。普通水平管内单相液流压降模型和Dikken的压降模型是所建模型的特例，在井筒为单相层流、紊流的情况下，对考虑了井壁流体流入的摩擦系数进行了分析讨论，对不同井长和井产量用实例分别计算了单相流情况下井筒的压力分布和压降，计算结果表明，在井筒较长，井产量较高时，不能忽略井筒压力降。     

流体流动和岩石变形耦合对井壁稳定性的影响

无论是过平衡钻井，还是欠平衡钻井过程，都可能导致井周围地层孔压力改变，这样就使我们通过假定地层孔隙压力恒定而得到的井周应力分布和地层的安全钻井液密度范围与实际偏离。滤饼质量直接影响到井周围流体流动的情况和井壁附近地层的孔隙压力。定量地计算分析了滤饼质量和流体流动对井周地层径向应力、周向应力、轴向应力和剪应力的影响，结果表明，一方面，随着滤饼质量的提高，井筒内流体在正压盖下向地层中流动的能力和程度逐渐减小，井壁地层孔隙压力逐渐趋原始地层孔隙压力，井壁岩石所受到的径向应力逐渐增大，井壁的稳定性逐渐变好；另一方面，地层颗粒间的接触应力逐渐增大，岩石抵抗性破裂的能力增强，地层的破裂压力提高，井壁稳定性变好。滤饼质量好坏对代渗透地层的影响尤其显。     

基于统一强度理论的井筒围岩应力分析

在考虑井筒周围岩石的渗流作用和孔隙水压力的基础上,对有效应力进行了修正;基于统一强度理论,充分考虑中间主应力,对井筒周围岩石进行了弹塑性分析,并给出了井筒周围岩石的应力分布表达式和保持井壁稳定的弹性极限荷载及塑性极限荷载的统一解析式。分析结果表明：通过改变统一解析式中的参数,可将其退化为其他强度理论条件下的解析式,所得的统一解适用于不同强度理论条件下各类岩石材料的弹塑性分析;有效应力修正后的极限分析为井壁稳定分析提供了理论依据,具有一定的理论及实际应用价值。     

深厚表土中井壁结构破裂的力学机理

建立了深厚表土中钢筋混凝土井壁结构破裂的弹塑性理论,利用大型通用结构分析软件ＡＮＳＹＳ进行了井壁结构的弹塑性数值模拟计算,得到在水平地压、井壁重力以及随时间不断增大的竖直附加力的共同作用下井壁结构内部应力、应变的动态变化过程,探讨了深厚表土中井壁结构破裂的力学机理以及裂缝出现的位置和扩展过程,为井壁破裂的治理和预防提供了理论依据．     

滑动可缩井壁内壁的纵向稳定性分析

根据地基反力法理论,利用最小势能原理,对滑动可缩井壁内层井壁的纵向稳定性进行了研究,得出了井筒临界长细比的计算公式．计算结果表明,内层井壁有可能失稳．并首次提出：当所用滑动层很软时,设计时应验算内层井壁的纵向稳定性．     

疏水围土中立井井壁破坏机理研究动态与井筒结构力学构想

综述了疏水围土中立井井壁破坏机理的研究成果．在此基础上,对建立疏水围土中立井井筒结构力学体系提出了构想一是载荷的分类与计算,包括初始载荷、井壁负摩擦力以及变温荷载等;二是井壁的应力分析,探讨了各类载荷下井壁工作应力计算的合理模型．     

疏水围土中立井井壁破坏机理研究动态与井筒结构力学构想

综述了疏水围土中立井井壁破坏机理的研究成果．在此基础上,对建立疏水围土中立井井筒结构力学体系提出了构想：一是载荷的分类与计算,包括初始载荷、井壁负摩擦力以及变温荷载等;二是井壁的应力分析,探讨了各类载荷下井壁工作应力计算的合理模型．     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之一）

研究了表土段立井井壁的破裂情况；通过模拟试验，首次探讨了井壁破裂的机理；继而研究了竖直附加力沿深度的变化规律、竖直附加力与影响因素间的关系；指出了井壁破裂防治技术的路线和方向。