考虑深部岩体各向异性强度的井壁稳定分析

目前在工程设计中,仍粗略地将节理岩体近似为各向同性体,在考虑节理对岩体强度的弱化作用时,均根据节理连通率对完整岩石的抗剪强度参数进行折减,因而未能反映岩体的各向异性特性。这对于浅部岩体工程来讲,也许是可以接受的,但随着建井深度的增加,进入深部状态的岩体表现出更强的各向异性特征,岩体的各向异性将不能忽略。将节理各向异性几何分布特征对岩体力学性能的影响通过微面的节理连通率来反映,从莫尔–库仑抗剪条件出发,采用方向分布函数分析方法,曾提出了一个基于二阶连通率组构张量的节理岩体各向异性强度准则。简要论述该各向异性强度准则,根据该准则研究了井筒的弹性稳定问题。研究表明:考虑岩体的各向异性强度对井筒进行钻井灌浆分析时,在给定的泥浆压力下,沿最大地应力方向钻井的安全系数并不一定比沿其他方向钻井的安全系数高。     

基于岩体波速的Hoek-Brown准则预测岩体力学参数方法及工程应用

 根据建立的由岩体波速估算地质强度指标GSI和岩体扰动参数D的计算公式,引入Hoek-Brown准则,给出岩体波速预测岩体力学参数方法(简称岩体波速法)。以中缅油气管道(国内段)澜沧江跨域工程边坡岩体力学参数研究为例,并以室内岩石物理力学参数和场区声波测试数据为基础,采用岩体波速法和E. Hoek建议法预测场区的岩体力学参数。结果表明：岩体波速法和E. Hoek建议法所得的结果平均相对误差均较小,两者基本等效,数值模拟结果更进一步验证了工程应用效果的合理性。该方法在试验资料不足的情况下,能为岩体力学参数的快速评价提供一条新途径。     

泥浆中超深钻井井壁竖向稳定性分析

在调研国内外深井建设的基础上,结合工程实际情况,将井壁假定为下端固定、上端自由的压杆.采用解析解、Newrnark数值计算对安徽板集煤矿主井、风井井壁的稳定性进行了验算,在分析计算中计入井壁变截面刚度、自重和配重水高度,泥浆对井壁浮力等因素变化对井壁竖向稳定性的贡献.计算结果表明,安徽板集煤矿主井、风井井壁泥浆中下沉均不会发生失稳,与工程实际及现场监测结果符合.提出防止超深钻井井壁失稳的技术措施,可供实际工程参考.     

基于渗流-应力-损伤耦合模型的泥页岩井壁稳定性研究

石油钻井过程中,泥页岩地层井壁稳定性研究十分复杂。本文在连续损伤力学理论基础上,将塑性损伤演化及渗流相互耦合的概念引入Mohr-Coulomb破坏准则,建立了基于等效塑性应变的损伤演化模型,给出了泥岩的渗透性的演化方程。以中国西部某油田实际钻井过程为例,建立了井壁稳定分析模型。计算过程中考虑了围岩损伤引起的弹性模量、黏聚力和渗透系数的变化,得到了井壁围岩损伤、渗透系数、应力、塑性应变、孔隙压力和位移的分布规律。结果表明,井壁附近岩石的损伤演化对围岩塑性区的塑性应变和应力分布有明显影响。钻井液密度的高低,会造成井壁在水平最小主应力方向上的剪切损伤或在水平最大主应力方向上的拉伸损伤。当损伤达到极限时,会造成井壁围岩的破坏。     

地层孔隙压力变化对井壁稳定性的影响研究

受长期注采工程作业的影响,地层孔隙压力将发生大幅度波动,从而导致地层的岩石强度、地应力相对开采初期已发生较大变化,且横向分布更为复杂,进而诱发、加剧井壁失稳,井下复杂状况频发。理论与实验相结合研究了孔隙压力变化对砂岩地层岩石强度及地层坍塌压力的影响,结果表明:(1)岩石强度与地层孔隙压力呈负相关,随地层孔隙压力增大,地层岩石强度、弹性模量呈线性递减;(2)地层孔隙压力变化将影响调整井的井壁稳定状态,压裂、注水、注聚等工程作业导致井周地层孔隙压力增大,将加剧井眼失稳;而在一定限度内,油气的压力衰减式开采将降低地层坍塌压力,利于井眼保持稳定。     

气体钻井低温破岩机理分析

气体钻井有着较高的机械钻速在很大程度上归因于钻头水眼处的焦耳–汤姆森低温效应。这种效应对井底岩石产生了热冲击应力,使得井底岩石的强度降低,进而促进了机械破岩的作用。首先建立了非对称冷却条件下井底岩石的温度场的分布模型,并以此建立了井底岩石三维动态热应力分布模型,对气体钻井井底热冲击应力进行了深入的剖析。其次,通过莫尔–库仑准则,对岩石的黏聚力变化进行了分析,得出随着冷却时间的加长,岩石强度迅速降低,有利于岩石的破坏。最后,为验证理论模型,对砂岩岩样进行液氮冷却试验,并对其进行声波实时测量,声波的首波波幅也有明显的延迟,说明冷却处理对岩心内部结构产生了很大影响。     

露天矿山岩体力学参数估算法的应用研究

露天矿山边坡稳定性分析中岩体力学参数的取值至关重要,Hoek-Brown强度准则可以充分反映岩石的非线性破坏的特点,广泛应用于工程实践;结构面作为岩体的一部分,其对岩体的影响不可忽略;结构面的稳定性由抗剪强度决定,对结构面力学参数的估计同样是评价岩体强度的重要组成部分。利用轮廓曲线法和回弹法量取结构面粗糙度和壁岩强度量化地质强度指标GSI,并对潜在滑移结构面抗剪强度精准取值。结合广义Hoek-Brown强度准则估算和兴矿山II-B边坡岩体力学参数,通过极限平衡法分析其整体稳定性系数;利用Barton-Bandis模型线性拟合,计算结构面抗剪强度,对滑体落岩的稳定性进行分析。计算结果表明,整体边坡安全系数F_s=1.285,稳定性较好;含有潜在滑移结构面的岩体安全系数F_s=0.911,局部存在单平面滑移可能。计算结果符合现场实际情况,经反算法验证后,证明通过该方法估算得到的岩体强度参数及结构面抗剪强度是合理的。     

深埋隧道锚岩体力学参数综合取值研究

深埋岩石工程勘察设计阶段中岩体原位试验工作困难,针对深埋复杂岩体力学参数选取问题,提出在岩体地质分析基础上,综合原位试验和Hoek-Brown准则的岩体力学参数取值方法.该方法首先依据勘探成果分析岩体地质特征,对工程区岩体进行分类,应用Hoek-Brown 准则确定各类岩体力学参数并采用经验参数核对校正,确定设计阶段岩...     

岩石强度准则的数学形式和参数确定的研究

基于6种岩石的试验数据研究6种常规三轴强度准则。利用偏差平方和最小即最小二乘法确定强度准则中的待定系数,误差较大的个别数据使拟合曲线整体偏离多数正常数据;将强度准则变化后线性回归的结果可能完全失真;建议以拟合偏差的绝对值之和最小为目标直接搜索强度准则中的待定参数。剪应力–正应力的Mohr强度准则所陈述的力学含义并非真实,且不易确定其中的待定参数,建议使用显式的主应力强度准则。含有单一参数的抛物线准则可以描述多种岩石的强度特征,优于含有2个待定参数的Hoek-Brown和Coulomb准则;含有3个参数的指数强度准则具有较小的平均拟合偏差,且可以凸显异常数据点,优于二次多项式准则与广义Hoek-Brown准则。     

马钢新区土坡力学参数的反演及边坡稳定性分析

对马钢新区土坡稳定性进行了分析,确定该边坡整体上不稳定,根据坡顶张裂缝发育情况,推测该边坡可能发生圆弧型滑动破坏.根据土体力学强度室内试验结果有时与实际情况存在较大偏差的实际,结合本边坡已经发生圆弧型滑动破坏的情况,基于现场量测结果和算边坡安全系数的计方法,对边坡的土体力学强度参数进行了反分析,最后,根据土体的强度参数的反演结果对边坡的稳定系数进行计算,计算结果表明反演结果接近实际情况,可以作为加固方案设计的依据.     

深埋圆形硐室围岩塑性形变压力的广义Hoek- Brown破坏准则解及其三元非线性回归模型

 研究侧压力系数l = 1时,以广义Hoek-Brown经验准则为屈服准则的深埋圆形硐室理想弹塑性围岩的塑性形变压力的闭合解。采用较易获得的围岩参数,分别建立最大塑性形变压力随相对初始应力和归一化地质强度指标变化的二元线性回归模型与相对塑性形变压力随相对初始应力、相对塑性区半径和归一化地质强度指标变化的三元非线性回归模型,为预测围岩塑性形变压力提供较为可靠的途径。     

煤层气田集气站压缩机选型及驱动方式比较

对离心式、往复式、螺杆式压缩机对煤层气田集气站工艺的适应性进行了分析。对电动机驱动与燃气轮机驱动方式进行了比较,电动机驱动方式更具优势。针对电动机驱动压缩机,结合工程实例,对电网供电、燃气发电机供电的技术经济性进行了比较。     

煤气排水器危险因素分析及对策

介绍了煤气排水器的原理和分类,分析了煤气排水器排水不畅和煤气泄漏的危害、原因,提出了解决对策.     

利用混煤(块煤与型煤)制取煤气的关键技术

利用块煤(无烟煤)产生的粉煤制备型煤,与块煤掺混后制取气化煤气。对型煤制备工艺、型煤粒径控制、入炉前粉煤筛分、煤气发生炉加煤机煤闸板改造、型煤掺混比例选取进行了探讨。     

中小规模煤气工程脱硫方式的选择

综述了煤气中硫的来源及各种脱硫方法，提出了中小规模煤气工程选择脱硫方式的原则。     

钟公穿煤隧道围岩稳定性分析与施工

瑞金至赣州高速公路52%路段经过不良地质地区,施工难度大.钟公隧道左线全长4 180m,右线全长4 185m,穿越一段煤系地层.施工过程中出现了围岩变形,拱顶沉降严重现象.分析了引起穿越煤系地层隧道围岩变形的主要原因有地形地貌、地质构造、地层岩性、水的作用和初期支护强度不够等.针对煤系地层隧道围岩变形,指出了尽快封闭工作面、加强临时支护的刚度、对开挖段进行预先加固、及时强行支护、搞好排水措施等应对方法.左洞施工经验证明所述措施有效控制了围岩变形,保证了施工顺利进行.     

瓦斯对煤的力学性质及力学响应影响的试验研究

本文通过不同围压、不同孔隙瓦斯压力下煤的三轴压缩试验结果，阐述了瓦斯对媒体的力学变形性质及力学响应的影响。试验结果证明了含瓦斯煤的变形、破坏及力学响应同时受到游离和吸附两种状态瓦斯的影响。一是瓦斯压力作为体积力的力学作用，另一为瓦斯的吸附和解析对煤体产生的非力学作用。因此在研究煤和瓦斯突出的发生机理及采动影响下煤层中瓦斯流动问题时必须考虑瓦斯的力学和非力学作用对煤的力学性质和本构关系的影响。     

路堑边坡施工顺序对边坡稳定性影响数值模拟分析

边坡的开挖、支挡施工顺序对边坡的稳定性有较大影响 ,本文采用有限元强度折减法对深挖路堑边坡的不同施工方案进行了有限元数值模拟分析。结果表明 ,开挖一级 ,锚固一级 ,可控制边坡的变形 ,有利于边坡的稳定 ,但是另一方面锚索的受力会随着往下逐级开挖而逐渐增大 ,有时甚至会超过其设计强度。边坡的稳定最好是依靠其自身就能基本自稳 ,加固处理仅作为安全储备 ,最好的办法是一方面既要确保边坡工程的稳定 ,同时也要允许边坡开挖后有一定的变形 ,释放一部分应力 ,充分发挥边坡的自稳定能力 ,以减少支护受力 ,即将所谓的“新澳法”原理应用于边坡工程     

按不同开采顺序及回采率开采对路基的影响

针对采空区复杂条件,依托实体工程,利用反映实际问题的二维有限元数值分析方法,运用非线性弹塑性有限元技术,分析煤层按不同开采顺序及回采率开采对路基变形破坏的规律,为寻找防治路基出现不连续变形、沉陷,确定合理设计提供技术依据。研究表明:煤层按不同顺序开采对路基的影响是不同的。开采顺序选择不当,则对路基的危害较大;反之,改变各矿层各工作面的先后开采顺序也可以达到协调开采的目的,变形可抵消一部分。随着回采率的增加,路基竖向位移随之递增,且增加速率较快;最大水平变形也随之迅速增长;下沉盆地的范围随着开采宽度的增加而不断扩大。