基于有限元软件的煤层气水平井井壁稳定数值模拟

以山西宁武盆地的石炭系上统太原组9~#煤层为地质背景,该煤层煤岩力学性质为依托,运用COMSOL Multiphysics软件模拟分析了在欠平衡钻井中3种钻井液液柱压力下井周围岩的应力和变形情况。研究发现:研究区块水平井在垂向应力方向井周围岩所承受的应力最大,变形最为严重;井周围岩处存在应力突变点,该点处容易产生拉剪裂纹,导致井周围岩破裂或失稳;井周围岩应力分布及变形情况与钻井液液柱压力有关,液柱压力与储层压力差值越小,井周相对越稳定。     

土工格栅间距和凸点厚度对其界面特性试验的影响

土工格栅因其能有效咬合或嵌固周围土体,改良土体的力学性能,且具有造价低廉等优点,因此在实际工程中得到了日益广泛的应用。目前,大都采用室内界面特性试验研究土工格栅的加筋机理,常用的有直剪摩擦特性试验和拉拔摩擦特性试验两种。由于仪器尺寸等试验条件的限制,现有的界面特性试验大都未考虑土工格栅竖向间距和其特有的凸点结构的影响,因此亟需寻求新方法。该文基于数值方法,分别研究了土工格栅的直剪摩擦特性和拉拔摩擦特性,分析了土工格栅竖向间距和凸点厚度对其界面特性的影响。研究表明,土工格栅的竖向间距较小,且凸点厚度较厚时,界面的强度指标较大,其加筋作用越强。因此,实际工程中应考虑土工格栅竖向间距和凸点厚度的影响,从而合理选择界面强度指标。     

煤层气水平井井周围岩热流固耦合数值分析

煤层气井壁失稳是影响煤层气产业化开采的重要原因之一,以宁武盆地9#煤层的煤层气水平井为研究对象,运用有限元软件分析了2种条件(不考虑热流固耦合作用的影响和考虑热流固耦合作用的影响)下井周的应力分布和变形情况。模拟结果发现:考虑热流固耦合作用时,结果与工程实际更加吻合;水平井井周围岩所受的Tresca应力、第一、第二和第三主应力均存在应力波动区域,该区域容易产生新生裂隙,降低了井周围岩的强度,容易产生井壁失稳事故;在AB弧长上,井周围岩大于8.0 cm的井段上,井周变化率大于5.0%,容易产生井壁失稳事故。     

基于变形控制的拱架现浇混凝土拱圈浇筑

为优化拱架现浇混凝土拱圈浇筑程序,本文首次提出基于拱圈变形控制确定混凝土浇筑的分析方法,引入拱架施工变形总突变量和施工阶段变形突变量分布比两个指标,应用ANSYS的APDL语言,开发了全套专门用于确定拱架现浇混凝土拱圈分段浇筑的程序,并应用于实际工程。研究表明:混凝土拱圈分5段浇筑时,最佳浇筑顺序为拱脚─拱顶─中间,施工条件允许的情况下,应尽量减小拱顶段和拱脚段浇筑重量。     

劲性骨架混凝土拱圈外包混凝土分段浇筑研究

大跨径劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土浇筑对结构施工和使用阶段的受力性能影响较大,是劲性骨架混凝土拱桥施工的关键工序。为改善劲性骨架在混凝土浇筑过程中产生的变形,建立基于影响线叠加法的劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土分段点计算模型,首次建立确定劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土分段浇筑方案的数学方法,避免了大量有限元施工仿真分析。以万州长江大桥为工程背景进行研究,基于本文算法得出八段式浇筑法,分析采用八段式浇筑法和原六段式浇筑法浇筑过程中拱圈应力变形规律,采用八段式浇筑法,结构在外包混凝土浇筑过程中始终处于下挠状态,且各相邻工况变形变化均匀。结果表明:提出的算法是合理的,具有较大的工程应用价值。