荔浦市岩质崩塌形成条件及失稳运动特征

通过对荔浦市境内碳酸盐岩区岩质崩塌及该区域地质环境条件的调查,总结了岩质崩塌的规模、发育高度、控制结构面等发育特征,分析了岩质崩塌形成条件,并判断岩质崩塌的失稳运动特征。本文以一处危岩为例,用无人机进行三维扫描并分析其形成原因及预测其失稳运动特征。     

煤矿冲击地压与冒顶复合灾害研究

随着煤矿向深部发展,矿井动力灾害既表现出冲击地压的部分特征,又表现出冒顶的部分特征。2种典型的灾害打破以往冒顶与冲击地压的发生具有一种互为逆向性的认知规律,在深部高应力煤巷,特别是留顶煤巷道中出现了相互诱导、复合发生的新灾害类型。在总结山东、山西和新疆矿区典型巷道冲击致顶板(顶煤)动力灾害特征的基础上,提出了深部巷道冲击地压与冒顶复合灾害的概念、机理与分类,指出复合灾害机理关键点在于揭示巷道整体系统和破碎区子系统的稳定原理及其2者间的相互影响。建立了巷道发生复合灾害的力学模型,根据扰动响应失稳判据,提出并得到了巷道发生复合灾害的临界应力Pcr、临界软化区半径ρ_cr和最大容许采扰应力增量σ_max,厘清了灾害发生的主控因素,分析了煤岩冲击倾向指数K、支护强度ps、巷道半径ρ₀、煤岩强度σ_c等对灾害发生的影响规律,同时阐明了围岩塑性软化、破碎深度随地应力增加的发育规律。研究结果表明,破碎发育巷道的动力失稳主体为弹性区、软化区与破碎区构成的不稳定系统,垮落主体为破碎区;稳定的破碎区提升了巷道冲击启动临界值,使其启动难度增大,但破碎区的发育又易引起顶煤垮落;巷道稳定支护是解决复合灾害的关键,科学合理支护既能有效调控围岩破碎防冒,又能提升冲击启动临界值。通过理论研究,揭示了巷道冲击地压与冒顶复合灾害的发生机理,阐明了巷道软化与破碎区及其稳控支护对深部破碎发育巷道动力灾害防治的重要性。     

华龙一号蒸汽发生器流致振动关键技术研究及应用

在理论建模和实验研究的基础上,提出了两相流激振力无量纲归一化的方法,构建了更为精确的两相流激振力功率谱密度包络谱。引入界面流速和滑速比等两相流参数,建立了一种两相流流弹失稳数学模型,形成了先进的两相流中管束结构流弹失稳评估方法。基于流体力与管束漩涡脱落相耦合的振动机理,创建了更能反映流体力与管子振动耦合的新尾流振子模型,提出了三维弹性管漩涡脱落诱发振动的快速预测方法。研发了完备的蒸汽发生器流致振动评价软件,为流致振动分析和评价提供了有效的分析工具,形成了高效的流致振动关键技术工程应用体系。     

蜂窝梁的稳定性能研究进展

对蜂窝梁破坏模式的研究表明，失稳是其结构性能失效的重要破坏模式。为此，在回顾蜂窝梁结构特性研究的基础上，总结归纳了蜂窝梁失稳的3种主要模式：整体弯扭失稳、梁墩屈曲、畸变屈曲。结合国内外近30多年来对蜂窝梁稳定性的试验研究成果，对影响蜂窝梁稳定性的主要因素进行分析。采用蒙特卡洛法得到纯弯简支蜂窝梁弯扭失稳临界荷载的概率分布和影响因子的敏感度。将部分具有代表性的试验成果与欧洲规范EN 1993-1-1计算结果进行对比，根据中国规范GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》提供的抗力分项系数，计算了不同荷载组合下蜂窝梁整体弯扭失稳临界荷载的可靠度指标，为国内规范的制订提供依据。最后，总结了当前蜂窝梁稳定性研究中存在的不足，指明了进一步研究的方向。     

水泥浆补壁技术在S75-X21井的应用

井壁失稳,极易造成井下垮塌,处理不及时,则会造成垮塌埋卡钻具事故。S75-X21井,钻至37 3 8. 2 9m二开中完,由于中间电测遇阻连续通井、钻井液浸泡时间较长等原因,造成下部油页岩井壁失稳、垮塌,形成大肚子井段较长,井径较大。通过使用高粘、高切钻井液携砂洗井仍无法将大的掉块携带出井,造成后期通井下钻困难,且极易卡埋钻具,无法进行后续施工作业。该井通过采用水泥浆补壁技术封固下部垮塌井段,并将大块垮塌物破碎清除出井,成功完成后续施工作业,避免了较大的经济损失,也为以后处理类似事故提供了借鉴。     

大型真空球罐屈曲失稳分析

大型真空球罐的承压方式为承受均布外压,其主要失效模式为薄壳屈曲失稳。以容积为18000m~3的大型真空球罐为例,对比分析了标准法、公式法和有限元法在计算真空球罐极限外压时的差别,并利用ANSYS有限元分析软件计算了含加强筋结构大型真空球罐的屈曲极限外压。从分析结果可以看出,加强筋结构可以有效提高大型真空球罐的抗失稳能力。     

角木塘水电站大流量底流消力池结构设计

角木塘水电站工程泄洪具有低水头、大单宽流量和低佛氏数的特点,表孔最大单宽流量达217.6 m3/s,消能工采用宽尾墩底流消力池联合消能工。根据本工程特点,结合已建工程消力池设计的成功经验,论述了大坝下游消力池底板结构设计,结合水工模型试验成果,合理分缝分块,有效设置止水设施、排水系统、加固措施等,避免或减少底板的失稳破坏,确保工程的运行安全。     

气体钻井地层流体冻结技术研究

气体钻井中往往遇到地层出水的复杂情况,当地层出水量达到5m3/h以上时,地层出水后水与岩屑粘结在一起,在钻杆上形成泥包,容易引起井眼缩小、循环阻力增大,严重时发生卡钻、井壁失稳等复杂情况,导致无法继续实施气体钻井的施工,必须转化为常规钻井方式或泡沫钻井方式。目前气体钻井期间所应用的地层出水封堵技术主要分为物理封堵和化学堵水,然而其封堵效果均比较有限,文章通过理论研究并运用有限元模型进行地层流体冻结技术研究,以便能从根本上解决气体钻井出水后引起的井壁稳定及防卡问题。     

深井采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论

与浅部相比,深部巷道特别是千米深井采动巷道,地应力高、采动影响强烈,导致巷道围岩变形大、持续时间长、破坏严重,目前的理论不能科学解释深井采动巷道的围岩劣化、大变形与破坏机理。深部开采条件下的巷道围岩大变形破坏理论已经成为煤炭深部开采面临的重大课题之一。为此,采用现场调研与试验、实验室实验、数值模拟和理论分析等方法,从应力强度比出发,并考虑偏应力和梯度应力,提出了采动系数的概念;从力学本质和工程应用的角度明确了巷道强采动和大变形的概念,探讨了其科学内涵,并初步提出确定了强采动和大变形的量化的评价方法;在此基础上,基于深井强采动巷道围岩所处应力环境及其大变形特征,初步提出了深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论框架。其核心思想是巷道围岩结构运动、围岩劣化、梯度应力和偏应力诱导围岩裂隙扩展、软岩流变与结构性流变大变形、破裂岩体长时扩容;基本问题包括深井采动巷道围岩应力路径、考虑应力路径的偏应力和梯度应力对巷道围岩的作用机理、巷道围岩锚固承载结构流变大变形、巷道围岩结构失稳大变形等。偏应力和梯度应力导致巷道浅部围岩张拉劈裂扩容和承载区围岩剪切滑动,且承载区围岩剪切滑动对浅部张拉劈裂围岩产生向巷道内的推力,扩容与推力导致浅部锚固体出现结构体滑移流变和整体性的挤入。由传统的软岩流变上升至软岩流变与锚固体结构性流变大变形。巷道围岩结构失稳大变形包括上覆岩层大结构失稳导致的整体移动大变形和松动圈内破裂岩体运动失稳大变形。提出的深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论从深部环境、深部岩体及强烈施工扰动相互作用出发,揭示深部巷道围岩应力场时空演变规律和大变形与破坏机理。