本文關(guān)鍵詞：斜井軸向凍結(jié)交圈過程中溫度場和凍脹應(yīng)力變化規(guī)律及判定技術(shù)研究

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【摘要】：富水砂層凍結(jié)壁的封閉性直接關(guān)系到后續(xù)井筒開挖、井壁澆筑施工的安全性,凍結(jié)壁一旦封閉性不佳,嚴(yán)重者可能會引發(fā)涌砂甚至淹井的重大工程事故。采用全深軸向斜孔凍結(jié)模式的斜井如何判定凍結(jié)壁交圈變得尤為重要。對于與水平方向成小角度的傾斜凍結(jié)孔,凍結(jié)器的下放、鹽水的對流換熱等均與豎直凍結(jié)孔存在很大的差異,會造成凍結(jié)溫度場、凍脹應(yīng)力以及交圈判定方法的改變。因此,本論文采用數(shù)值模擬和物理試驗相結(jié)合的方法,基于對富水砂層中沿軸線凍結(jié)的斜井凍結(jié)溫度場和凍脹應(yīng)力變化規(guī)律的研究,提出適用于斜井凍結(jié)壁交圈判定的技術(shù),為未來斜井凍結(jié)施工提供依據(jù)。首先,開展數(shù)值模擬研究,參照常用斜井井筒參數(shù)設(shè)計凍結(jié)布孔方案,設(shè)定不同的熱應(yīng)變系數(shù),建立了雙圈管傾斜孔凍結(jié)的三維模型,對典型參數(shù)下斜井凍結(jié)壁位移場、溫度場和凍脹應(yīng)力的變化規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)合特征點降溫過程,對特征點凍結(jié)壁交圈前后凍脹應(yīng)力的變化特點進(jìn)行著重分析。此外,考慮砂土層含水率、埋深、內(nèi)外圈管排距、凍結(jié)時間等因素對凍結(jié)壁位移場和凍脹應(yīng)力的影響開展研究。其次,根據(jù)相似準(zhǔn)則,自行設(shè)計開展了雙圈管傾斜孔斜井凍結(jié)工藝性試驗研究。模擬了凍結(jié)管穿過兩個富水砂層的地層條件,對富水砂土層中溫度場、凍脹應(yīng)力、孔隙水壓力的變化規(guī)律進(jìn)定性的分析,為斜井凍結(jié)壁交圈判定提供依據(jù)。最后,將物理試驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行定性的對比分析,驗證兩種研究方法的科學(xué)性。結(jié)合數(shù)值模擬和物理試驗對凍結(jié)壁交圈前后溫度、凍脹力和孔隙水壓力的變化規(guī)律,從現(xiàn)有的凍結(jié)壁交圈判定方法、適用性等方面考慮,提出了一種適用于斜井斜孔凍結(jié)的交圈判定方法。
【關(guān)鍵詞】：斜井凍結(jié) 傾斜孔凍結(jié) 富水砂層 凍脹力 孔隙水壓力
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD31;TD727.2
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-31
• 1.1 問題的提出18-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-29
• 1.3 研究方法和研究內(nèi)容29-31
• 2 數(shù)值模擬研究31-66
• 2.1 有限元方法簡介31
• 2.2 ANSYS有限元軟件簡介31-32
• 2.3 數(shù)值計算模型的建立32-35
• 2.4 數(shù)值計算參數(shù)35-39
• 2.5 數(shù)值計算方案39-41
• 2.6 典型參數(shù)計算結(jié)果分析41-57
• 2.7 單因素計算結(jié)果分析57-64
• 2.8 本章小結(jié)64-66
• 3 物理試驗研究66-97
• 3.0 概述66
• 3.1 模型試驗原理介紹66-68
• 3.2 相似準(zhǔn)則推導(dǎo)68-70
• 3.3 �；O(shè)計70-72
• 3.4 模擬試驗系統(tǒng)72-75
• 3.5 監(jiān)測方案75-78
• 3.6 試驗方案和試驗過程78-84
• 3.7 試驗結(jié)果分析84-95
• 3.8 本章小結(jié)95-97
• 4 綜合性分析97-102
• 4.1 概述97
• 4.2 溫度場對比分析97-99
• 4.3 應(yīng)力場對比分析99-101
• 4.4 本章小結(jié)101-102
• 5 結(jié)論與展望102-105
• 5.1 主要結(jié)論102-103
• 5.2 研究展望103-105
• 參考文獻(xiàn)105-108
• 作者簡歷108-110
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集110

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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4 楊平,皮愛如;高流速地下水流地層凍結(jié)壁形成的研究[J];巖土工程學(xué)報;2001年02期

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本文編號：871051