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厚冲积层立井井筒非采动破裂过程的三维耦合数值模拟 总被引：5，自引：0，他引：5
《工程地质学报》2004,12(Z1):529-532
立井井筒破裂时,在底含、基岩、井筒之间包含三个同时发生的变化过程(1)底含水由基岩向矿井中的渗流;(2)深厚表土底部含水层的失水固结沉降与井壁附加力的产生;(3)立井井筒在附加力的作用下发生变形.本文采用拉格朗日元法对立井井筒的破裂过程进行了数值计算,且设置了界面单元来计算土与井筒之间的相互耦合作用,其计算结果揭示了立井井筒破裂过程中各个影响因素之间的变化规律,对于立井井筒破裂的机理分析及预防治理具有重要意义. 相似文献
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冻结壁融化阶段井壁温度应力研究 总被引：2，自引：0，他引：2
利用复合井壁的措施，立井井壁在生产经营阶段的破裂问题已基本得到了解决；但是，冻结壁解冻过程中的井壁破裂问题却长期存在着。为了详细分析立井井壁受力因素及过程，找出导致井壁破裂的真正原因，并提出切合实际的防破措施，笔者从物理学中的热胀冷缩原理出发，结合弹性力学中的热弹性理论及土力学中的Winkller地基模型，正确地推论出了冻结壁解冻期立井井壁应力的分布规律，并根据应力成分的分析，得出了温度因素才是导致井壁破裂的根本原因的重要结论。不仅从理论上解释了该阶段井壁破裂的一系列特征，而且为根本解决该阶段深立井的破裂提供了理论依据。 相似文献
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煤矿立井井壁破裂的机制及防治措施 总被引：5，自引：0，他引：5
文章在详细调研当前煤矿立井井壁破裂现状和特点的基础上，对当前煤矿立井井壁破裂机理的研究成果，尤其是附加应力说进行了分析总结，并针对兴隆庄煤矿立井井壁破坏的特点和状况，分析研究了其破坏机制，给出了防治方法与技术措施，实践证明效果良好，为井壁破坏的治理提供了参考依据。 相似文献
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近年来已有许多专家学者对立井附加应力的产生以及相应的消除方法进行了理论和试验研究,在此基础上,本文首次提出地层沉降协调法,分析了其作用机理,进行了立井井壁变形破坏防治的试验研究,对地层沉降协调法消除附加应力的有效性进行了分析。试验中通过设置不同的隔离协调条件,得出了地层排水固结沉降过程中井壁应变变化以及土体表面沉降变形规律。结果表明,开始阶段的井壁纵向应变都有突然增大的现象,其中未加隔离体试验的突增较大。隔离协调体对井壁纵向应变的突变有减小作用。此外,隔离体能够有效减缓其内侧沉降速率以及最终沉降量。地层沉降协调法可以明显降低沉降过程中井壁纵向应变突增值与稳定值以及竖向力与最大主应力,同时可以保持井壁横向变形及受力的稳定,因此,可以发展为防治矿山立井井壁破坏的有效方法。 相似文献
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科学钻探深井结晶岩处在高地应力、高地层压力和高地温的“三高”环境中，自身的结构特征和物化特性会发生根本性变化，因温度变化引起的应力变化极易导致井壁失稳。本文依据温压耦合影响下坍塌压力和破裂压力计算模式，确定不同井壁温度下的安全钻井液密度窗口，通过FLAC3D开展温压耦合影响下井壁稳定数值模拟，分析在不同钻井液密度下井眼打开后不同时间的井壁周边温度和井壁稳定变化情况。结果表明：地层弹性参数对地层破裂压力的影响较大，对于花岗岩此类弹性模量较大的结晶岩，温度变化对破裂压力影响更大；井壁处附加应力受温度变化的影响程度：附加周向应力>附加径向应力>附加垂向应力；在最小主应力方向的井壁周边地层等效应力与钻井液密度呈正比关系，在最大主应力方向呈反比关系。 相似文献
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深厚表土中煤矿立井非采动破裂的研究 总被引：11，自引：3，他引：11
本文介绍了近年来我国华东矿区深厚表土层中煤矿立井井壁非采动破裂的特点。分析了井壁破裂的工程地质条件，研究了井壁与土接触面上土─混凝土作用变形和强度参数，并将该接触面视为接触面单元，用弹塑性有限元法，模拟了深厚表土底部含水层失水时土与井壁的相互作用，得到了井壁附加应力随深度和含水层水头降的变化规律，分析了井壁稳定性，揭示了井壁破裂的内在机理。 相似文献
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井壁溃沙、壁后空洞对立井的影响一直威胁着煤矿安全生产,对破坏的立井稳定性规律研究分析及处理方法备受关注。本文应用大型有限元分析软件ADINA,采用莫尔-库仑准则和拉伸破坏准则的组合并结合现场仪器原位检测模拟井壁后空洞破坏以及注浆,对荣华立井壁溃沙、壁后空洞对立井稳定性的影响和壁后注浆治理时不同注浆压力对井壁稳定性影响的基本规律进行研究,并依据分析结果制定了注浆方案。数值仿真分析表明:溃沙、空洞对井筒稳定有不利影响,并造成地表沉降;注浆压力对井筒稳定性有直接影响,当注浆压力达到一定值时,井壁竖向应力可出现拉压力,水平应力增大易导致井壁破裂。 相似文献
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运用三维有限差分软件FLAC3D对破裂井筒的各种治理措施进行了数值模拟,分析评价了钢圈加固和喷射混凝土套壁、壁后注浆、地面注浆、开设卸压槽等各治理措施的工程效果。结果表明,钢圈加固和喷射混凝土套壁强度相对较小,适合紧急的抢险处理和防止破裂混凝土坠落,难以维持井壁的长期稳定;破壁注浆措施在一定程度上控制了井壁与土层相对位移的增大,防治井筒破裂效果良好,且预防性壁后注浆效果更为突出;地面注浆防治效果明显,在注浆孔数量不变的条件下,孔位的合理选择对保证地面注浆防治效果至关重要;卸压槽可以有效吸收纵向变形以抑制破裂井壁的发展,其开设在破裂处上部时,效果最好。分析结果可用于指导破裂井筒治理的设计与施工 相似文献
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疏排水沉降引起的竖直附加力导致了华东地区多个立井井筒破裂,高应力下土与结构界面剪切特性研究是解决这一工程问题的关键。在自行加工、改造的高应力单剪仪试验系统上进行了一系列单剪试验。试验数据分析表明高应力下砂土同钢材界面剪应力-剪切位移关系可用非线性弹性-理想、塑性本构关系描述;高应力下界面的强度准则符合无粘聚力的莫尔-库仑公式表示。 相似文献
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淮北某些矿区井筒变形、破坏严重,其主要诱发因素是下含水层水位下降而产生的附加应力。运用[2D-σ]软件进行了数值模拟认为:由于地下水位下降,地层与井筒发生相对位移而产生剪应力,其大小与水位降深和相对位移成正比;轴向应力随深度变化小,而随下含水层水位下降而增大;井壁破坏首先发生在其内缘,并逐渐向外扩展,破坏度沿深度方向增大;一含和下含同时有水位降时,轴向应力和剪应力的变化与单一含水层水位下降时相似,但轴向应力变化幅度明显增大,剪应力在上部含水层处增加。模拟计算分析结果与淮北地区井壁变形、破坏情况大体一致。 相似文献
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深厚冲积层冻结压力取值大小是冻结法凿井外层井壁设计计算的重要依据。为此,基于符合深井冻土蠕变特性的改进西原模型,利用ABAQUS软件的用户子程序接口,实现该模型的UMAT开发。考虑土体冻结过程中的热-力耦合作用获得井筒开挖前土体冻胀应力分布规律,在此基础上,计算分析了深部冻结井的掘砌过程,获得了作用于外层井壁的冻结压力发展变化规律。计算结果表明：土体埋深、冻结壁温度、土体冻胀率等因素均影响冻结压力的大小。在其他条件不变的情况下,当埋深由400 m增加到500 m时,冻结压力增加21%;当冻结壁平均温度由-16 ℃降低至-18 ℃时,冻结压力减小10%;当土体冻胀率由2%增加到3%时,冻结压力增加3.8%。冻结压力随层位深度及土体冻胀率的增加而增加,而降低冻结壁温度则有利于冻结壁的稳定。数值计算结果与实测值的误差小于15%,比理论计算更有利于实际工程中深井冻结压力的计算预测。 相似文献
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深部膨胀性黏土层冻结温度场的分布与冻胀力形成规律 总被引：1，自引：1，他引：0
防止冻结管断裂是深部膨胀性黏土层在冻结壁形成过程中的一项亟待解决的课题。针对淮南矿区某矿副井深部膨胀性黏土层， 通过热力耦合计算分析， 研究了其冻结温度场分布与冻胀力形成规律。结果表明： 冻结152天、 236天时， 黏土层冻结壁平均温度分别为-14.42 ℃、 -16.58 ℃， 细砂层冻结壁平均温度分别为-15.86 ℃、 -17.32 ℃， 黏土层冻结壁平均温度比同时期细砂层高1.44 ℃、 0.74 ℃。黏土层冻结壁平均厚度分别为8.92 m、 10.25 m， 细砂层冻结壁平均厚度分别为9.54 m、 10.77 m， 黏土层冻结壁平均厚度比同时期细砂层小0.62 m、 0.56 m。细砂较膨胀性黏土易于冻结。冻结90天时， 黏土层外、 中、 内圈三圈冻结管平均冻胀力约为同时期细砂层的1.1倍。冻结151天时， 黏土层三圈冻结管围成的冻结壁内平均冻胀力均达到初始地应力的81.1%， 是同时期细砂层的1.16倍。冻结236天时， 细砂层内圈管的冻胀力为3.91 MPa， 比中圈管3.72 MPa大了5.11%， 而黏土层内圈管的冻胀力为4.81 MPa， 比中圈管4.74 MPa大了1.48%。黏土层三圈冻结管围成的冻结壁内平均冻胀力均达到初始地应力的88.6%， 是同时期细砂层的1.28倍。深部膨胀性黏土层及与细砂层界面处冻胀力均存在显著的不均匀性， 最大冻胀力的主要位置与实际工程中掘进时的断管处基本对应， 不均匀冻胀力是造成冻结管断裂的重要原因。 相似文献
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