發(fā)布時(shí)間：2017-03-28 13:03

  本文關(guān)鍵詞：基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的鉆孔孔壁穩(wěn)定性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鉆孔是巖土、勘探及油氣藏開(kāi)發(fā)等工程領(lǐng)域中常用的一種技術(shù)手段。在鉆孔過(guò)程中,應(yīng)力集中造成的孔壁穩(wěn)定性問(wèn)題尤其受到工程師關(guān)注。鉆孔孔壁失穩(wěn)會(huì)造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染,所以有必要對(duì)鉆孔孔壁的穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究。 孔壁穩(wěn)定性分析中的一個(gè)重要方面是選擇合適的破壞準(zhǔn)則。最常用的巖土材料破壞準(zhǔn)則為Mohr-Coulomb準(zhǔn)則,然而Mohr-Coulomb準(zhǔn)則僅考慮了第一主應(yīng)力和第三主應(yīng)力,卻忽略了中間主應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)證明,中間主應(yīng)力對(duì)材料的屈服和破壞有較大影響。在鉆孔工程中應(yīng)用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則并不能充分發(fā)揮巖土材料的強(qiáng)度潛能。 統(tǒng)一強(qiáng)度理論克服了Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的這一不足。統(tǒng)一強(qiáng)度理論同時(shí)考慮了三個(gè)主應(yīng)力的影響,并能夠通過(guò)中間主應(yīng)力系數(shù)反映中間主應(yīng)力對(duì)材料強(qiáng)度的影響程度。Mohr-Coulomb準(zhǔn)則可以看作統(tǒng)一強(qiáng)度理論在中間主應(yīng)力系數(shù)為零時(shí)的一個(gè)特例。因此應(yīng)用統(tǒng)一強(qiáng)度理論分析鉆孔的穩(wěn)定性更具有普遍性和合理性。 基于以上背景,本文主要做了以下工作： (1)建立了真三軸應(yīng)力狀態(tài)下任意方向鉆孔的三維解析模型,利用統(tǒng)一強(qiáng)度理論給出了豎直鉆孔坍塌泥漿壓力和拉裂泥漿壓力的閉合形式解,以及傾斜鉆孔坍塌泥漿壓力的數(shù)值計(jì)算流程。 (2)對(duì)所得統(tǒng)一解進(jìn)行參數(shù)分析,研究了不同地應(yīng)力狀態(tài)下中間主應(yīng)力系數(shù)、方位角、傾斜角對(duì)泥漿壓力的影響。并將統(tǒng)一解應(yīng)用到具體的工程實(shí)例中,發(fā)現(xiàn)相對(duì)于Mohr-Coulomb解,統(tǒng)一解與實(shí)際數(shù)據(jù)符合更好,驗(yàn)證了本文提出模型的合理性。 (3)采用完全隱式向后歐拉回映算法,推導(dǎo)了統(tǒng)一強(qiáng)度理論彈塑性本構(gòu)關(guān)系的張量表達(dá)式,編制了相應(yīng)的ABAQUS子程序,并驗(yàn)證了子程序的正確性。利用開(kāi)發(fā)的子程序?qū)︺@孔實(shí)例進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)比分析了Mohr-Coulomb準(zhǔn)則和統(tǒng)一強(qiáng)度理論下主應(yīng)力大小和塑形區(qū)分布的差異。
【關(guān)鍵詞】：統(tǒng)一強(qiáng)度理論 鉆孔穩(wěn)定 泥漿壓力 UMAT
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：P634.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-13
• 1.1. 鉆孔穩(wěn)定性問(wèn)題概述9-10
• 1.2. 鉆孔穩(wěn)定性問(wèn)題巖石力學(xué)方面研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3. 本文研究?jī)?nèi)容12-13
• 2 巖石類(lèi)材料強(qiáng)度準(zhǔn)則和強(qiáng)度理論回顧13-20
• 2.1. 概述13-15
• 2.1.1 Mohr-Coulomb強(qiáng)度理論13
• 2.1.2 Drucker-Prager準(zhǔn)則13-14
• 2.1.3 Hoek-Brown準(zhǔn)則14-15
• 2.1.4 Mogi-Coulomb準(zhǔn)則15
• 2.2. 統(tǒng)一強(qiáng)度理論15-20
• 2.2.1 對(duì)中間主應(yīng)力效應(yīng)的研究歷史15-16
• 2.2.2 統(tǒng)一強(qiáng)度理論的理論表達(dá)式16-20
• 3 基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的鉆孔破壞理論分析20-36
• 3.1. 原始地應(yīng)力數(shù)據(jù)獲取的基本方法20-21
• 3.1.1 豎直原始地應(yīng)力獲取方法20
• 3.1.2 水平原始地應(yīng)力獲取方法20-21
• 3.2. 任意方向鉆孔孔周應(yīng)力推導(dǎo)21-24
• 3.3. 基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論垂直鉆孔破壞分析24-27
• 3.3.1 垂直孔孔壁應(yīng)力24-25
• 3.3.2 垂直孔拉裂破壞泥漿壓力解析解(穩(wěn)定泥漿壓力上限)25-26
• 3.3.3 垂直孔坍塌破壞泥漿壓力解析解(穩(wěn)定泥漿壓力下限)26-27
• 3.4. 基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論傾斜鉆孔破壞分析27-28
• 3.4.1 傾斜孔孔壁應(yīng)力27-28
• 3.4.2 傾斜孔孔壁坍塌泥漿壓力半解析解計(jì)算流程28
• 3.5. 參數(shù)分析28-34
• 3.6. 工程實(shí)例分析34-35
• 3.7. 本章小結(jié)35-36
• 4 統(tǒng)一強(qiáng)度理論的ABAQUS二次開(kāi)發(fā)36-55
• 4.1. 基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的ABAQUS二次開(kāi)發(fā)36-47
• 4.1.1 彈塑性狀態(tài)的確定38-39
• 4.1.2 本構(gòu)積分算法39-42
• 4.1.3 一致切線模量的計(jì)算42-43
• 4.1.4 統(tǒng)一強(qiáng)度理論屈服函數(shù)和勢(shì)函數(shù)求導(dǎo)43-47
• 4.2. UMAT正確性驗(yàn)證47-49
• 4.2.1 驗(yàn)證模型47-48
• 4.2.2 驗(yàn)證結(jié)果48-49
• 4.3. 鉆孔穩(wěn)定數(shù)值模擬49-50
• 4.4. 模擬結(jié)果50-55
• 5 結(jié)論與建議55-57
• 5.1. 結(jié)論55
• 5.2. 建議55-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 作者簡(jiǎn)歷60

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3 宋俐,張永強(qiáng),俞茂宏;壓力隧洞彈塑性分析的統(tǒng)一解[J];工程力學(xué);1998年04期

4 王亮;趙均海;李小偉;;巖質(zhì)圓形隧洞圍巖應(yīng)力場(chǎng)彈塑性新解[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2007年03期

5 高江平;底國(guó)民;蔣持平;;克列恩空間土壓力計(jì)算理論的雙剪統(tǒng)一解[J];西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年06期

6 張伯虎;史德剛;;土體邊坡穩(wěn)定性分析的統(tǒng)一強(qiáng)度理論解[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2010年06期

7 俞茂宏,趙堅(jiān),關(guān)令葦;巖石、混凝土強(qiáng)度理論:歷史、現(xiàn)況、發(fā)展[J];自然科學(xué)進(jìn)展;1997年06期

8 張亞;強(qiáng)洪夫;楊月誠(chéng);;復(fù)合型裂紋小范圍屈服下裂尖塑性區(qū)統(tǒng)一解[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2007年02期

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1 馮紅波;趙均海;賈萍;;地基臨界荷載統(tǒng)一解[A];第16屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅱ冊(cè)）[C];2007年

2 范文;俞茂宏;林永亮;陳立偉;吳黎輝;;基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的地基極限承載力滑移線分析[A];2002年中國(guó)西北部重大工程地質(zhì)問(wèn)題論壇論文集[C];2002年

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5 夏桂云;Yoshimine M;宋麗;;統(tǒng)一強(qiáng)度理論對(duì)土質(zhì)材料的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和對(duì)比[A];第一屆全國(guó)巖土本構(gòu)理論研討會(huì)論文集[C];2008年

6 昝月穩(wěn);吉]撼淇

本文編號(hào)：272301