首页> 中文学位 >双圈管冻结条件下饱水砂层中冻胀力变化规律研究
【6h】

双圈管冻结条件下饱水砂层中冻胀力变化规律研究

代理获取

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1问题的提出(Problem Introduction)

1.2国内外研究现状(Present Research Status)

1.3研究目的与意义(Purpose and Meaning of Research)

1.4研究的内容、方法与技术路线(Contents Methods and Technical Route of Research)

2解析分析

2.1单层圆筒解析解(Analytical solution of Single cylinder)

2.2单圈管试验模型(Model of Single-circle Pipe)

2.3双圈管试验模型(Model of Double-Circle Pipe)

2.4本章小结(Charpt Summary)

3数值模拟

3.1概述(Outline)

3.2试验模型(Experimental modal)

3.3空间轴对称模型(Axisymmetric model)

3.4本章小结(Charpt Summary)

4物理试验

4.1概述(Outline)

4.2相似准则与模化设计(Derivation of Similarity Criteria and Simulated Design)

4.3模型试验系统(Testing System)

4.4试验规划(Test Plan)

4.5试验过程(Testing process)

4.6试验结果与分析(Result Analysis On Tests)

4.7本章小结(Charpt Summary)

5综合分析

6结论与展望

6.1结论(Conclusions)

6.2展望(Prospect)

参考文献

作者简历

学位论文数据集

展开▼

摘要

在冻结法凿井中,冻结管断裂事故时常发生,带来严重后果。据专家初步推测,砂层冻结壁内、外部的冻胀力是造成冻结管断裂的主要因素之一。为此,本文采用解析分析、物理试验和数值计算相结合的方法,对饱和砂层双圈管冻结过程中内部冻胀力的变化规律展开了研究。
  首先,根据厚壁圆筒理论,对双圈管冻结模型进行受力模型简化,首次提出采用厚壁圆筒拉梅解、位移连续、体积相容方法,对双圈管平面应变模型进行理论解析,建立冻胀力与冻结壁厚度的函数关系,得出冻胀力随冻结壁厚度呈先线性后加速的增长趋势。在理论解基础上,进行单因素分析,得出冻结壁弹性模量越大、冻结壁厚度越大、饱和介质含水率越大,冻胀力越大。
  其次,通过数值模拟研究,采用优化后的热应变系数计算方法,建立双圈管冻结空间轴对称模型,探究了典型参数下模型位移场、温度场和冻胀应力场的变化规律。得到冻结壁形成过程中,两圈管之间土体将发生径向、竖向位移,靠近内外圈中点处,位移量最大,内圈管和外圈管处位移值一致;另外,冻胀力改变模型内部应力分布,且竖向应力增幅大于径向应力。针对各因素的单因素分析得出,介质含水率越大,冻胀力越大,冻结管间距越大、排距越大,冻胀力越小。
  第三,自行设计模拟装置,通过试验研究获得了封闭环境下纯水、饱和砂冻结过程中温度场、冻胀应力场的变化规律。在试验筒约束下,模型内部产生较大冻胀力,冻胀力使得内部径向、竖向和切向应力明显增大,在试验研究范围内,冻胀力随冻结壁厚度呈线性增长变化。
  双圈管冻结条件下饱和砂层内部产生冻胀力,冻结管处于拉、弯应力状态下,若饱水砂层处因初始缺陷、接头等造成冻结管强度不足,极易造成断管事故,故冻结设计中,在穿越富水地层处,冻结管应采取错开接头、增加强度或异步冻结等措施,减小乃至避免冻胀力,从而有效避免断管事故的发生。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号