深水含水合物地层钻井井口稳定性研究

深水钻井过程中,重达数百吨的水下井口在固井之前主要依靠周围海底土提供承载力,如果钻遇天然气水合物层,随着水合物的不断分解,地层的稳定性和承载力大幅下降,可能导致水下井口和表层导管失稳下沉,造成井眼报废等重大安全风险。分析了钻遇不同埋深和分布位置的水合物层对井口稳定性的影响,并开展了物理模拟试验,分析了不同饱和度和静置等候时间对承载力的影响规律。结果表明：水合物的埋深较浅,喷射下入过程中穿过水合物层后,地层的承载力最低,水下井口失稳的风险最高。水合物分解后地层极限承载力下降幅度最大可达35%。喷射后的静置等候时间对于水合物分解后的地层承载力的恢复影响很大,地层承载力在初期的1～12 h内增长明显,随后逐渐放缓,近似呈对数形式上升,建立了静置等候时间同承载力折减系数拟合模型;基于研究结果南海含水合物地层某井进行了表层导管下入深度设计和井口优选,在含水合物层钻井过程中可以适当增加表层导管入泥深度,增加静置等候时间,或使用吸力桩井口提高承载力,防止井口下沉,为深水含水合物地层钻井设计及井口安全评估提供了理论基础。     

深水钻井隔水管与井口技术研究进展

钻井隔水管与井口系统是深水钻井装备中重要而薄弱的环节,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的顺利完成。系统开展了面向南海的深水钻井隔水管与井口技术研究,建立其力学分析方法,形成一套深水钻井隔水管与井口系统钻前设计与作业技术体系;提出隔水管与井口系统的波激疲劳、涡激疲劳、磨损以及隔水管接头完整性评估方法,并进一步完善深水钻井隔水管与井口完整性管理方案;建立深水钻井隔水管关键装备与作业风险评价框架,探索台风环境下的隔水管系统安全保障的关键技术;在此基础上开发深水钻井隔水管作业管理软件,承担中国南海6口自营深水井的隔水管与井口系统钻前设计与作业技术研究工作,成功将科研成果应用到深水钻井实践中,并取得良好的应用效果。笔者对这些进展进行总结和回顾,并对今后的研究方向进行展望。     

大型深水导管架陆地建造方法

以南中国海某深水导管架建造项目为例,介绍了导管架的建造工艺,并将浅水导管架与深水导管架进行了对比,详细分析了深水导管架的建造工艺及以后的发展趋势,以供参考。     

喷射FRP-混凝土界面黏结力学性能试验研究

为研究喷射FRP与混凝土界面的黏结力学性能,对7个试件进行了双面剪切试验,分析其界面的破坏形态、极限承载力、剪力与剪切变形关系及应力、应变等力学性能指标,并对喷射FRP材料的纤维体积率、黏结长度、厚度等界面性能影响因素展开了研究。试验结果表明:喷射FRP厚度和黏结长度对界面黏结力学性能影响较大,而纤维体积率对界面黏结力学性能影响较小。增加喷射FRP厚度可有效提高界面的极限承载力和初始黏结刚度,但厚度超过6 mm后,初始黏结刚度增大不明显;黏结长度越长,界面极限承载力越大、延性越好;界面的剥离始自喷射FRP加载端;达到极限承载力时,传力区域长度为120~140 mm。     

地道基坑中的小导管墙内撑复合支护计算方法

以武汉市武胜东街人行地下通道梯(坡)道基坑工程为例,介绍了小导管墙内支撑复合支护方案,提出了支护结构的设计计算方法。计算表明,必须考虑钢筋网喷射混凝土面层的竖向抗弯作用,支护结构才能满足竖向抗弯承载力要求,其中型钢与面层可以按钢骨混凝土梁计算其截面受弯承载力;必须考虑基坑底部的封底加固作用,支护结构的抗隆起稳定性才满足规范要求。该计算方法对小导管墙内撑复合支护技术在基坑支护工程中的应用和推广提供了有益的参考。     

喷射纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁柱节点抗震性能试验

通过对5个十字形钢筋混凝土梁柱节点的拟静力试验,对喷射纤维增强复合材料加固后节点的抗震性能展开了研究,并对喷射厚度、喷射面积和轴压比对加固节点抗震性能的影响进行对比分析。研究结果表明:采用喷射纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁柱节点试件,可以有效提升节点核心区的抗剪能力,使节点破坏模式由核心区受剪破坏转变为梁端受弯破坏,节点抗震性能得到明显改善;在试验轴压比(小于0.4)内,增加轴压比可有效提升试件极限承载力和初始刚度;加固厚度、加固面积的增加可明显提升试件的承载力、初始刚度和延性耗能能力。     

大型较深水导管架封隔器结构设计和制作工艺

桩基固定式导管架是海上油气平台和海上风电平台基础最常用的一种形式。随着我国海上风电和油气田开发的迅猛发展,大型深水导管架的建造数量也迅速增加。其中,大型较深水封隔器是深水桩基固定导管架建造过程中的关键部件,其性能会直接影响到灌浆的成败,从而直接影响导管架的安装质量。目前,国内使用的大型深水导管架封隔器均为进口产品,为保证工程质量,对封隔器结构设计和制作工艺进行研究,逐渐实现国产化是势在必行的。针对封隔器的结构和制作工艺进行研究,希望能为该产品的设计和制作提供参考。     

喷射FRP-混凝土界面的黏结滑移模型研究

为研究喷射FRP-混凝土界面黏结滑移关系,对5个试件进行了双面剪切试验以及数值模拟,分析其界面破坏模式、界面受剪承载力、加载端荷载滑移曲线、界面黏结滑移关系等力学性能指标,并对纤维体积率、喷射FRP厚度等影响因素展开了研究。最后在试验和数值模拟的基础上,建立了喷射FRP-混凝土界面黏结滑移本构模型,并将模型计算结果与试验结果进行对比。研究表明：纤维体积率和喷射FRP厚度对界面黏结性能影响较大;论文所建的界面有限元模型可较为准确地模拟喷射FRP-混凝土界面的黏结力学性能;提出的指数型理论计算模型具有较高的准确度及一定的安全裕度,可用于实际工程中分析喷射FRP-混凝土界面黏结力学性能。论文研究成果可为喷射FRP加固技术的应用推广提供理论基础。     

苏通大桥深水大直径超长群桩桩底注浆技术

针对深水大直径超长群桩基础存在的技术难题,探讨了桩底注浆提高桩端承载力的机理,详细地介绍了桩底注浆工艺、桩底注浆材料及施工过程,对桩底注浆效果进行了分析研究,以促进桩底后注浆技术的应用。     

高层住宅楼中关于高压旋喷桩复合地基应用的分析

目前,高压喷射技术已被广泛应用于地基加固、基坑支护、边坡稳定等工程,具有桩身强度高、技术安全可靠、能适用多种土质等特性。运用实践与理论相结合的研究方法,以某高层住宅楼为例,深入分析了注浆技术利用高压喷射在具体实践中应用的可行性。结果表明,既满足了工程的需要,又能做好选取施工参数工作的复合地基承载力,采用信息化技术对具体作业进行优化,能有效地提高工程质量。     

深层搅拌桩施工工艺的改进和应用

深层搅拌桩在工程中应用已经非常广泛,本项目采用"三喷六搅"新施工工艺代替传统的"二喷四搅"工艺,使得复合地基的承载力得到了提高。     

Insights into the radial water jet drilling technology – Application in a quarry

In this context, we applied the radial water jet drilling (RJD) technology to drill five horizontal holes into a quarry wall of the Gildehaus quarry close to Bad Bentheim, Germany. For testing the state-of-the-art jetting technology, a jetting experiment was performed to investigate the influence of geological heterogeneity on the jetting performance and the hole geometry, the influence of nozzle geometry and jetting pressure on the rate of penetration, and the possibility of localising the jetting nozzle utilizing acoustic activity. It is observed that the jetted holes can intersect fractures under varying angles, and the jetted holes do not follow a straight path when jetting at ambient surface condition. Cuttings from the jetting process retrieved from the holes can be used to estimate the reservoir rock permeability. Within the quarry, we did not observe a change in the rate of penetration due to jetting pressure variations. Acoustic monitoring was partially successful in estimating the nozzle location. Although the experiments were performed at ambient surface conditions, the results can give recommendations for a downhole application in deep wells.     

高压旋喷桩复合地基桩土应力比特性研究

高压旋喷桩复合地基具有施工工艺简便、适应土体类型能力强及地基处理效果好等优势。研究高压旋喷桩复合地基承载力特点时,必须考虑桩土应力比的变化情况。本文在研究高压旋喷桩复合地基荷载传递特性基础上,以某多层住宅项目6号楼地基处理工程为背景,通过现场钻芯取样和低应变检测获取数据,经数值模拟得到高压旋喷桩复合地基的基桩桩顶竖向应力变化曲线、桩间土竖向应力变化曲线及基桩和桩间土应力比变化曲线,从而分析桩土应力变化特性。     

预应力管桩结构设计对比分析——以某商学院为例

预应力管桩由于其桩身质量稳定,性能可靠,工程造价低,施工工期短,且检测方便,施工场地文明和不污染环境等优点,在工程建设领域中得到广泛的应用。本文以某商学院桩基础工程为例,介绍设计过程中预应力高强混凝土管桩桩身水平承载力验算及在相同的地质条件下采用不同的施工方法对桩长、竖向承载力以及桩身沉降量进行对比分析。     

扩底微型钢管桩的受力分析及应用研究

微型钢管桩桩端注浆形成扩大头,可有效提高单桩抗拔承载力,是一种具有发展潜力的抗拔桩型。本文介绍一种圆柱形扩底微型钢管桩,推导不同抗拔破坏模式下的抗拔承载力计算公式,并结合工程案例对不同公式计算结果进行对比,分析总结更适用于实际工程的计算方法。研究成果可为圆柱形扩底微型钢管桩的应用提供指导和借鉴。     

加肋焊接空心球节点受压承载力参数分析

现行《网壳结构技术规程》在计算带加劲肋的焊接空心球时的承载力公式是由试验回归分析得出的,有关加劲提高系数方面很少有系统的研究。本文采用有限元分析的方法,对直径从300～500mm的加劲空心球,球壁厚、钢管直径、钢管壁厚不同的各种情况下的有限元分析结果与非加劲空心球的结果做一比较,得出受压承载力提高系数并非在任何情况下均为1.4,而是与钢管直径、钢管壁厚等因素有关。最后,以直径为500mm的球为例,分析了不同球壁厚、钢管直径、钢管壁厚对带加劲肋的焊接空心球受压承载力的影响,得出的结论可供实际工程或相关规程修订时参考。     

广州番禺某段定向钻LNG管线探测的验证

广东液化天燃气(LNG)输气干线项目一期工程的广州段中,水平定向钻技术在铺设穿越江河、铁路、公路及建筑物等的地下管线施工方面得到大量的应用。水平定向施工的管线往往埋深大于5m,因此,有必要对埋深大于5m的管线探测方法及结果进行验证。本文详细介绍了番禺海傍的LNG定向钻管线的探测方法,也提出了深度模拟计算公式,水冲法钻探验证的方法。本次钻探结果表明:探测埋深小于7m时可以满足精度要求,探测埋深大于7m时,要进行必要的深度修正。     

水平旋喷拱棚结构的承载特性与机理研究

基于现场载荷试验结果与有限元分析方法,深入研究水平旋喷拱棚结构的承载特性与机理。现场试验表明:拱棚结构的荷载-变形曲线可分为三段,即承载力自我调整阶段、稳定承载阶段以及裂缝产生并不断扩展直至破坏阶段;在破坏阶段拱棚结构并未出现突然坍塌,破坏是从旋喷桩体咬合处薄弱面的底部产生裂缝开始,并不断扩展最终贯通引起的。通过分别建立旋喷桩体咬合结构模型与光滑拱结构模型以模拟实际拱棚结构,计算结果表明旋喷桩体咬合结构模型的计算值与实测值吻合较好,光滑拱结构模型的计算结果误差较大。在此基础上,利用有限元方法深入分析了水平旋喷拱棚结构的力学性能,计算结果表明:旋喷桩体的直径与咬合厚度对拱棚结构的承载力影响较大,拱棚结构的形状对承载力的影响相对较小;水平旋喷拱棚结构存在三种破坏模式,裂缝的产生主要受桩体材料抗拉强度的控制。将裂缝的产生与扩展作为水平旋喷拱棚结构破坏前的预警,可为实际工程提供科学依据。     

随机介质理论在射水纠偏工程中的应用

利用随机介质理论研究了土散体颗粒移动的最基本问题,发现在射水掏土纠偏作用下土散体颗粒的移动概率可用正态分布函数表示,并由此得出射水掏土作用下同一层土体的沉降及射水孔对上部土体的作用范围,最后用工程实例验证了随机介质理论公式的实用性。     

内置型钢钢管混凝土轴压构件设计方法研究及 可靠度分析

为使内置型钢钢管混凝土构件在实际工程应用中有矩可循、有法可依,采用ABAQUS有限元软件建立了内置型钢钢管混凝土构件轴压模型,通过与已有试验结果对比验证了数值模拟的可靠性。基于内置型钢钢管混凝土力学性能及工作机理,分析了混凝土强度、钢管强度、内置型钢强度、钢管含钢率以及内置型钢含钢率等参数对构件承载力的影响; 以提出的计算方法为基础,分析了不同荷载效应比ψ对该类构件可靠度的影响。考虑实际工程参数,分别提出了内置型钢钢管混凝土轴压短柱强度承载力计算公式与内置型钢钢管混凝土长柱的稳定承载力计算公式,建议了内置型钢钢管混凝土轴压构件的设计方法。以稳定系数φ为参数,提出了内置型钢钢管混凝土轴压构件极限承载力与稳定承载力的统一计算方法。研究结果表明:基于提出的计算方法得到的内置型钢钢管混凝土轴压构件承载力可靠度指标基本符合统一标准规范要求。