針對400～800m深厚土層凍結(jié)壁設(shè)計問題,本文綜合采用解析分析、數(shù)值模擬和工程實測方法,研究了“開挖卸荷”和“與地層共同作用”實際工況條件下凍結(jié)壁的受力和變形規(guī)律,構(gòu)建了凍結(jié)壁彈塑性設(shè)計新方法,通過實際工程驗證了新理論的適用性和可靠性。首先,分析了鑿井過程中凍結(jié)壁的實際工況特點,建立了“開挖卸荷”和“與地層共同作用”工況下凍結(jié)壁的平面應(yīng)變力學(xué)模型;推導(dǎo)了凍結(jié)壁和地層應(yīng)力和變形的解析解,獲得了凍結(jié)壁臨界地壓和變形的表達式,揭示了地層對凍結(jié)壁受力和變形的影響規(guī)律,比較了共同作用模型與傳統(tǒng)模型的差異。結(jié)果表明:受地層抗剪能力影響,凍結(jié)壁受力和變形小于傳統(tǒng)模型;僅當?shù)貙油耆豢辜?剪切模量或強度參數(shù)趨于0)時,凍結(jié)壁外邊界壓力和承載能力與傳統(tǒng)模型一致,但變形仍小于傳統(tǒng)模型;在常見力學(xué)參數(shù)下,地層多處于彈性狀態(tài)。因此,深厚土層凍結(jié)壁設(shè)計應(yīng)考慮凍結(jié)壁和地層的共同作用,以充分利用地層承載能力。其次,考慮凍結(jié)壁與地層共同作用編制了鑿井施工過程有限元模擬程序,分析了800m深厚土層凍結(jié)壁應(yīng)力和變形場特征及其隨施工過程的演變;獲得了井筒內(nèi)部地層凍結(jié)狀態(tài)、施工段高、凍結(jié)壁幾何參數(shù)和凍土力學(xué)參數(shù)對凍結(jié)壁應(yīng)力...

【文章頁數(shù)】：175 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 問題的提出
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究目的與意義
    1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
2 凍結(jié)壁平面應(yīng)變模型解析分析
    2.1 力學(xué)模型
    2.2 單個圓筒的彈性和塑性通解
    2.3 凍結(jié)壁和地層的通解
    2.4 共同作用的求解
    2.5 共同作用解的有限元驗證
    2.6 平面應(yīng)變模型假設(shè)合理性的有限元驗證
    2.7 共同作用解的分析與討論
    2.8 本章結(jié)論
3 鑿井過程中凍結(jié)壁變形規(guī)律的數(shù)值模擬
    3.1 計算模型
    3.2 彈塑性時凍結(jié)壁的基本力學(xué)特征與變形規(guī)律
    3.3 流變性對凍結(jié)壁變形規(guī)律的影響
    3.4 本章結(jié)論
4 基于與地層共同作用的凍結(jié)壁設(shè)計方法
    4.1 凍結(jié)壁設(shè)計方法的構(gòu)建
    4.2 凍結(jié)壁彈性設(shè)計方法分析
    4.3 凍結(jié)壁彈塑性設(shè)計方法分析
    4.4 凍結(jié)壁塑性設(shè)計方法分析
    4.5 本章結(jié)論
5 凍結(jié)壁變形規(guī)律的工程實測研究
    5.1 萬福煤礦風(fēng)井工程實測
    5.2 龍固煤礦北風(fēng)井工程實測
    5.3 本章結(jié)論
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 主要創(chuàng)新成果
    6.3 研究展望
參考文獻
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3778726