全深凍結(jié)法是復(fù)雜含水巖層中最主要的鑿井工法,在近年來(lái)的推廣應(yīng)用過(guò)程中,發(fā)生了十余起因凍結(jié)孔導(dǎo)水而導(dǎo)致的重大淹井災(zāi)害。國(guó)內(nèi)外皆有因不能實(shí)現(xiàn)凍結(jié)孔全長(zhǎng)固管封水,而導(dǎo)致的凍結(jié)孔導(dǎo)水工程事故。為了開發(fā)凍結(jié)孔全長(zhǎng)固管封水新技術(shù),本文采用數(shù)值模擬和物理模擬方法,研究固管封水新工藝及其過(guò)程中流體的流動(dòng)與混合規(guī)律。首先,研究提出了一種利用凍結(jié)器進(jìn)行凍結(jié)孔全長(zhǎng)固管封水的新工藝,并對(duì)配套的凍結(jié)管上端快速密封裝置和凍結(jié)管下端的逆止壓漿裝置進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。該工藝具有可控性強(qiáng)、節(jié)省工期與費(fèi)用、效果可靠等優(yōu)勢(shì)。其次,利用數(shù)值模擬方法,研究掌握了在該新工藝的壓漿、壓水和洗管這3個(gè)階段,水泥漿、水和泥漿這3種流體的流動(dòng)與混合規(guī)律。在壓漿階段,研究獲得了凍結(jié)孔-凍結(jié)管-供液管的直徑組合、壓漿流量、凍結(jié)孔壁的粗糙度、凍結(jié)管的偏心率、凍結(jié)孔的孔徑變化率以及凍結(jié)孔的偏斜率等因素下,影響水泥漿、水和泥漿流動(dòng)與混合的規(guī)律。并發(fā)現(xiàn):凍結(jié)孔、凍結(jié)管、供液管內(nèi)的壓力都遵從先減小、后增大的變化規(guī)律;紊流狀態(tài)下流體的驅(qū)替效果好;凍結(jié)管在凍結(jié)孔中的偏心率小時(shí)固管效果好。在壓水階段,研究了不同流量條件下流體在凍結(jié)管內(nèi)的混合規(guī)律,表明:層流狀態(tài)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：114 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

密封裝置

可求得x nL 0. 5r k=0.1m�？紤]到凍結(jié)管口部應(yīng)力復(fù)雜、橡膠材料性能參數(shù)離散性大，加之為減少橡膠囊的拉伸應(yīng)變，取富裕系數(shù)為 3，在設(shè)計(jì)中取 Lx=0.3m。（4）橡膠囊材料的選擇與厚度設(shè)計(jì)普通橡膠管膨脹性能好，但耐壓性能低[70]。試壓、注漿過(guò)程中由于壓力較大，故選擇耐壓性較高的鋼絲膨脹膠管。鋼絲膨脹膠管的外徑選為 127mm，內(nèi)徑為 107mm，膨脹后外徑最大可達(dá) 160mm，大于 Φ159 4mm 凍結(jié)管的內(nèi)直徑，滿足要求。（5）進(jìn)、回液管設(shè)計(jì)試壓裝置包括進(jìn)液管和回液管，以 Φ159 4mm 凍結(jié)管為例，回液管采用 Φ102 4mm的無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)度設(shè)置為 500mm，鋼絲膨脹膠管內(nèi)套回液管；進(jìn)液管采用 Φ63.5 4mm 的無(wú)縫鋼管長(zhǎng)度為 800mm，內(nèi)套于回液管中，上端與注漿的高壓膠管相連，中部與回液管采用閥門密封，下端連接通過(guò)接箍與供液管相連。2.2.2 凍結(jié)管上端密封裝置實(shí)驗(yàn)根據(jù) 2.2.1 對(duì)凍結(jié)管上端密封裝置的設(shè)計(jì)，取一定的安全系數(shù)后制作出凍結(jié)管上端密封裝置（如圖 2-5）進(jìn)行試壓實(shí)驗(yàn)。

再通過(guò)密封裝置的進(jìn)液管進(jìn)行注水加壓，如圖 2-7 和圖 2-8 所示，可以得到密封裝置壓力與凍結(jié)管內(nèi)壓力的關(guān)系。圖 2-7 試驗(yàn)圖 圖 2-8 裝置加壓Figure 2-7 Test chart of freezing pipe and sealingdeviceFigure 2-8 Device pressurization表 2-1 密封裝置內(nèi)壓力與凍結(jié)管內(nèi)壓力對(duì)應(yīng)關(guān)系表Table 2-1 The form of the relationship between the pressure in the sealing device and the pressure in thefreezing pipe.試驗(yàn)編號(hào) 密封裝置的壓力/MPa 凍結(jié)管內(nèi)壓力/MPa1 3 2.62 4 3.53 5 4.54 6 5.65 7 6.66 8 7.67 9 8.68 9.5 9.09 10 9.310 11 10.311 12 11.112


本文編號(hào)：2911554