Large deformation dynamic analysis of saturated porous media with applications to penetration problems     

《Computers and Geotechnics》2014

This paper outlines the development as well as implementation of a numerical procedure for coupled finite element analysis of dynamic problems in geomechanics, particularly those involving large deformations and soil-structure interaction. The procedure is based on Biot’s theory for the dynamic behaviour of saturated porous media. The nonlinear behaviour of the solid phase of the soil is represented by either the Mohr Coulomb or Modified Cam Clay material model. The interface between soil and structure is modelled by the so-called node-to-segment contact method. The contact algorithm uses a penalty approach to enforce constraints and to prevent rigid body interpenetration. Moreover, the contact algorithm utilises a smooth discretisation of the contact surfaces to decrease numerical oscillations. An Arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) scheme preserves the quality and topology of the finite element mesh throughout the numerical simulation. The generalised-α method is used to integrate the governing equations of motion in the time domain. Some aspects of the numerical procedure are validated by solving two benchmark problems. Subsequently, dynamic soil behaviour including the development of excess pore-water pressure due to the fast installation of a single pile and the penetration of a free falling torpedo anchor are studied. The numerical results indicate the robustness and applicability of the proposed method. Typical distributions of the predicted excess pore-water pressures generated due to the dynamic penetration of an object into a saturated soil are presented, revealing higher magnitudes of pore pressure at the face of the penetrometer and lower values along the shaft. A smooth discretisation of the contact interface between soil and structure is found to be a crucial factor to avoid severe oscillations in the predicted dynamic response of the soil.  相似文献   

新疆库车盆地钾盐科探1井含盐系地球化学特征及找钾指示   总被引：2，自引：0，他引：2  

吴坤  刘成林  焦鹏程  曹养同  张华  高超  赵宪福 《矿床地质》2014,33(5):1011-1019

在盐湖沉积演化过程中,钾盐矿物在盐类沉积的中晚期阶段才开始析出。因此,研究含盐系盐类的沉积地球化学特征,不仅可以从侧面获取岩盐的沉积物源和成盐古卤水蒸发浓缩程度等地球化学信息,而且更能揭示古盐湖钾盐富集趋势。文章通过对库车盆地钾盐科探1井钻取的岩芯样品进行高精度采样测试,得出岩盐中Mg×103/Cl、K×103/Cl、Li×103/Cl与K+、Mg2+、Li+、Ca2+、Cl-含量的垂向变化规律。并与库车盆地其他钻孔中的岩盐含钾性进行对比,同时,依据钻井剖面岩性特征,与潜江凹陷和大汶口凹陷含盐系剖面进行对比,论述研究区成盐的地球化学特征,对其钾盐成矿前景进行分析和评价。  相似文献   

绳索取心钻杆丝扣结构力学仿真分析   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

尹峰  张瑜  熊菊秋  熊亮 《探矿工程》2014,41(1):66-69

以饱89 mm绳索取心钻杆为分析研究对象,对其连接丝扣部分建立准三维模型,运用CAE有限元软件AN-SYS对其进行接触非线性力学分析,得出钻杆连接丝扣处等效应力及变形云图,结果显示最大等效应力出现的位置及变形状态与钻探现场钻杆常见断裂位置及形态完全一致,表明所采用的研究手段和方法切实可行。  相似文献   

BG型钻杆排放设备的设计与应用     

和国磊  许本冲  秦如雷  刘晓林  冯起赠  刘家誉 《探矿工程》2014,41(4):42-45

传统接卸钻杆多采用人工对扣、拖拽摆放方式,效率较低,工人劳动强度大。针对目前流行的可抬头式全液压钻机,设计了一种BG型自动钻杆排放设备,该设备通过机械手与夹持器2个机构与抬头式动力头配合完成钻杆的自动化接卸、摆放。详细介绍了机械手结构设计与回转驱动选型、夹持器结构设计与夹持油缸选型以及液压系统的设计思路,从理论上确定设备的可靠性。最后通过现场试验验证了BG型自动钻杆排放设备的实用性。  相似文献   

彰武工区快速钻井工艺技术     

俞宪生 《探矿工程》2014,41(5):29-32

针对彰武工区部分断陷地层含砾,易斜、易塌、易漏,研磨性强等特点,通过建立地层可钻性及三压力剖面,推广试验高效钻头、单弯螺杆加PDC钻头复合钻具、新型堵漏材料及堵漏措施等,为快速钻井奠定了基础,并形成了彰武工区快速钻井工艺技术系列。  相似文献   

3500 m全液压岩心钻机动力头结构设计   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

伍晓龙  刘凡柏  刘智荣 《探矿工程》2014,41(9):13-17，22

在简要阐述了动力头设计的作用及其设计应当满足的条件和动力头设计的一般过程的基础上,介绍了3500 m全液压岩心钻机动力头的设计过程和设计方案,并总结了该动力头的性能特点。  相似文献   

大直径气举反循环成套钻具的研制          下载免费PDF全文

袁志坚 《探矿工程》2014,41(12):44-48

介绍了大直径气举反循环成套钻具的研制背景、设计原则、结构尺寸和主要技术参数。该套钻具不仅强度大,连接便捷,而且充分考虑了通气、通泥浆、泥浆补给三大通道面积等因素,采用内平设计。经生产试验,完全能满足大直径工程井气举反循环钻进的需要。  相似文献   

GYD-20型全液压动力头工程钻机的研制   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

杨付伟  鲁建军 《探矿工程》2014,41(11):34-36

针对传统工程钻机生产制造周期长、自动化程度低、劳动强度大、施工效率低等弊端,研制了GYD-20型全液压动力头工程钻机。介绍了该钻机的结构特点及其应用于大口径基础桩孔、煤矿通风孔钻进的情况和效果。  相似文献   

饱和粉细砂层锚索预应力变化规律监测分析     

刘波  张功  周浩亮 《岩土力学》2014,35(Z1):347-352

锚索的预应力损失在工程建设中不可忽视,工程的场地环境条件成为影响锚索预应力损失的主因。饱和粉细砂层较其他地质条件更为复杂敏感,更易引起锚索预应力值的损失。通过对廊坊市某深基坑工程锚索预应力值的实时监测,结合工程环境,分析饱和粉细砂层中造成锚索预应力值变化的原因。结果表明,施工过程、张拉过程以及环境因素都影响锚索预应力的变化,其中开挖过程的影响最明显,预应力值的变化率最大值达79.1%;瞬时卸载造成预应力值22.8%⁵9.2%的损失。对饱和粉细砂层中锚索预应力变化规律的研究分析结论可为类似地质环境的工程建设提供经验。  相似文献   

玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆抗拔性能试验研究与机制分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

张明义  寇海磊  白晓宇 《岩土力学》2014,35(4):1069-1076

抗浮锚杆作为一种竖向锚固技术在我国许多地区广泛应用,锚杆作为抗浮结构的核心其性能受到极大关注。但因钢材易腐蚀,传统金属锚杆的耐久性受到质疑,特别是地铁等地下工程存在杂散电流,限制了金属抗浮锚杆的应用。玻璃纤维增强聚合物(GFRP)抗浮锚杆是一种由树脂基体和玻璃纤维复合而成的新材料,与金属锚杆相比,它具有耐腐蚀、抗拉强度高、自重轻等优良特性。通过植入式裸光纤传感测试技术对GFRP抗浮锚杆的界面应力分布、荷载传递规律及破坏机制进行了研究,论证了GFRP抗浮锚杆使用的适宜性。试验表明,GFRP抗浮锚杆破坏以杆体基体材料剪切破坏为主,?28 mm锚杆极限抗拔力为250 kN,能够满足工程需要;杆体轴力沿深度方向逐渐递减,并且超过一定长度后杆体不再受力。结果显示,中风化岩地区,当锚固段长度为3.95⁶.95 m时,轴力影响深度范围约为3.7 m,说明GFRP抗浮锚杆同样存在临界锚固深度问题。锚杆界面剪应力呈不均匀分布,剪应力峰值随荷载的增加逐渐向下转移,同时0值点也向杆体深部转移。研究成果可为GFRP抗浮锚杆应用于工程实际提供依据。  相似文献