建筑结构控制爆破拆除的力学分析与应用

应用运动学、动力学理论建立建(构)筑物控爆坍落过程的力学模型,进而研究在非定常约束条件下坍落结构的力学特征。首次提出了采用延时起爆技术时,非自由质点系及其广义坐标应是建立在每一段位上的瞬间虚位移。在此基础上,分析求解运动过程中时控单元的质点自由度,为精确选定爆破部位及时序提供了设计理论和计算依据。同时,结合振动理论,将控爆时差、结构载荷分布调制为振动系统,形成坍落结构梁板单元的强迫振动,充分实现在运动中进一步解体、破碎其自身结构,并形成具有明显缓冲效果的下落过程。应用实践结果证明力学分析是正确的,为工程结构爆破拆除计算机辅助设计及动态模拟技术的有效应用奠定了基础。     

基于FLAC3D的破碎围岩巷道支护效果分析

为了解破碎围岩分别采用锚杆支护、锚喷支护以及锚喷+锚索耦合三种支护方式下的支护效果,进而为破碎围岩巷道选择合理的支护方式提供参考。通过借助FLAC^3D软件建立数值模型,分析不同支护条件下的破碎围岩巷道位移量、应力分布以及塑性区的时空演化特征。结果表明,采用锚喷+锚索耦合支护时,可以较好的控制巷道围岩的位移量、减小应力集中效应、缩小塑性区的影响范围。     

库水位变动下庄屋滑坡变形与稳定性分析

库水位变动是三峡库区滑坡等地质灾害频发的重要原因之一。为研究库水位变动对库岸涉水滑坡变形和稳定性的影响,以庄屋滑坡为例,结合GPS位移监测数据和数值模拟分析,探讨了该滑坡在库水升降过程中变形和稳定性的响应规律。结果表明,庄屋滑坡受库水影响滑坡后缘变形大于前缘,为推移式滑坡。水位变动过程中,滑坡渗流和稳定性变化具有动水压力型滑坡特点,即在水位上升时滑体内地下水浸润线呈内凹趋势,水位下降时滑体内地下水浸润线呈外凸趋势,且具有一定的滞后性;库水位上升时滑坡稳定性系数增大,水位下降时减小;当库水位保持在恒定水位时,稳定性系数也逐渐趋于稳定。     

南海某油田防沉板极限承载力研究

防沉板是水下生产系统常用的基础结构之一,其极限承载力是影响上部结构安全稳定的重要因素。为解决南海油田防沉板的极限承载力计算问题,依托南海某油田水下生产系统,根据API规范,计算了防沉板在实际工况下的极限承载力; 采用Abaqus有限元软件,建立土体和防沉板的有限元模型,在对土体进行地应力平衡的基础上,采用位移控制法,得到了防沉板的载荷-位移曲线,据此得到防沉板基础的极限承载力,并分析土体在竖向位移下的破坏规律; 将依据API规范计算的极限承载力与有限元仿真结果进行对比,显示两者相差1.23%。研究成果对防沉板的稳定性评估具有一定的指导意义。     

吐哈油区稀油油藏开发实践及技术攻关方向

吐哈油区稀油油藏经历30 a的开发与实践,形成了一系列稀油油藏高效开发的方法。由于主力油田稀油油藏多为特低渗—低渗油藏,储集层非均质性强,低含水开发阶段采用强采强注面积井网,采油速度较高,开发效果较好;中—高含水阶段及时采取了井网加密等对策,短期为减缓递减、稳定产量发挥了重要作用。但油田开发初期的强注强采也影响了主力层的驱油效率和采收率,尤其是进入特高含水期,无效注水循环严重,套损井和停产井增多,造成地层压力保持水平低,常规措施治理难度大,稀油油藏开发进入低速低效开采阶段。为了从根本上提高开发效果,积极开展注气提高采收率、纳米微球复合调驱及转变渗流场等室内研究和矿场先导试验,取得了初步效果,形成一系列多元类型油藏分类提高采收率和提高开发效果的技术。随着这些技术的进一步发展和应用,吐哈油区稀油油藏自然递减率有望由19.8%逐步降至11.0%,采收率将提高2.00%~3.00%。     

基于修正幂律模型流体的柳叶形扶正器旋流规律及应用

为提高注水泥过程中水泥浆顶替效率，国内外愈来愈多地使用旋流扶正器。但是，目前旋流扶正器结构参数主要靠经验设计，缺乏理论基础也没有相关行业标准。针对依据文丘里效应设计的柳叶形旋流扶正器，基于修正幂律流体模型，构建了旋流扶正器旋流长度计算模型。通过数值模拟对旋流扶正器井下旋流规律进行研究，推导出了旋流扶正器在修正幂律流体条件下，周向平均速度和完全顶替的临界速度公式。基于旋流扶正器井下旋流规律，分析了井眼环空结构、流体性能、井下井壁附着力对水泥浆顶替效率的影响，优化了柳叶形旋流扶正器旋流角、扶正棱长度、扶正棱有效体积和扶正器高度等设计参数。对比分析了柳叶形与常规旋流扶正器在不同工况下的旋流长度，柳叶形扶正器的旋流长度比常规扇形平均提升了32%，比常规梯形扶正器平均提升了47%。柳叶形扶正器在新疆顺北油田顺北3井等20多井次超深井应用，应用井固井质量明显优于常规扇形的旋流扶正器。     

中深层稠油油藏蒸汽驱技术研究进展与发展方向

为进一步提高中深层稠油油藏采收率,对辽河油田30余年蒸汽驱进行全面回顾,系统总结辽河油田中深层稠油蒸汽驱理论与技术的发展历程、发展现状与应用成效。研究认为:辽河油田中深层稠油蒸汽驱技术历经探索、攻关试验、I类油藏规模实施、Ⅱ类油藏试验接替4个发展阶段;理论认识及开发技术经历了从最初国内外成熟技术的直接应用到与辽河地质特征相结合的研发创新,形成了以驱油机理理论认识、油藏工程设计技术、高效注采配套工艺为核心的中深层稠油蒸汽驱开发技术系列;目前蒸汽驱实施深度界限突破至1 600 m,可动用稠油黏度提高至200 000 mPa·s,预计采收率为55%~65%,达到国际浅层蒸汽驱开发水平;未来应针对中深层蒸汽驱面临的难点及重点不断研究和突破。该研究为辽河油田千万吨稳产提供了重要支撑。     

粉土界面恒刚度循环剪切试验研究

竖向循环荷载作用下桩土界面的作用机理是研究桩土摩擦疲劳的关键。针对循环荷载作用下桩-粉土界面的剪切性能,使用改进的剪切试验装置在恒刚度条件下进行循环剪切试验,研究循环次数、累积位移和法向刚度对其摩擦疲劳性能、循环后单调剪切性能的影响。试验结果表明,粉土在循环剪切过程中,法向应力和剪应力在初始10个循环内随循环数增加快速衰减,随着循环进行,逐渐趋于稳定;单次循环内在剪切位移方向变化时,土体呈现表现出剪缩-剪胀-剪缩交替现象,总体变形呈现剪缩的趋势;循环荷载作用下,粉土界面的法向应力和剪应力随法向刚度增大衰减速率增大,达到稳定的累积循环位移越小;粉土循环后的单调剪切、法向应力恢复的单调剪切的剪应力比小于首次单调剪切试验值,且法向应力恢复的循环后剪切试验的剪胀程度较小,表明循环剪切过程中界面处粉土颗粒棱角破碎,颗粒变得光滑。在对试验数据分析的基础上,提出了与累积位移、法向刚度和初始应力相关的无量纲累积位移,建立了法向应力和界面摩擦角随累积位移的衰减方程。     

地震落梁两级控制装置的开发与试验

为了增强桥梁抗御地震落梁的能力,减轻交通生命线系统的震害损失,基于耗能减震、多级设防和结构分灾三个抗震性能设计理念,设计了一种具有耗能限位和上部体系连续化两级功能,并能在不同水准地震下自动实现功能转换的地震落梁控制装置。首先,分析了装置的构成、特点和工作机理,对第1级耗能限位组件进行了拟静力试验,测试了耗能滞回曲线;然后,对第2级拉索连梁组件进行了静力拉伸试验,评价了其变形性能、破坏形式和锚固性能;最后,对抗震销栓进行了剪切试验,考察了控制级别的转换,采用试验结果对有限元模拟结果进行了验证。研究表明,地震落梁两级控制装置具有有效的位移约束、合理的耗能机制和明确的分灾保险丝构造,实现了梁-梁连接和墩-梁连接控制模式的优势互补,实现了强震作用下对桥梁落梁失效的控制和对桥墩的安全保护。