Numerical 3D modeling of the effects of strain rate and confining pressure on the compressive behavior of Kuru granite

This paper deals with numerical modeling of the compressive behavior of granite rock under high strain rate dynamic loading and wide range of confining pressure. For this end, a constitutive model based on damage mechanics and viscoplasticity for rock is formulated and implemented in explicit dynamics FEM. The viscoplastic part is based on a simple power law type yield criterion that incorporates the rate-dependency with a linear viscosity term. Moreover, a Rankine type of tensile cut-off is employed. The damage part of the model is formulated with separate scalar damage variables in tension and compression. The model is calibrated for Kuru granite and validated with the experimental data from dynamic compression tests at the strain rate of 600 1/s up to 225 MPa of confining pressure. The numerical simulations demonstrate that, despite the underlying continuum modeling approach, the model captures the correct experimental failure modes, including the transition from single-to-multiple fragmentation, as well as the dynamic compressive strengths at different confining pressures.     

A simple critical state interface model and its application in prediction of shaft resistance of non-displacement piles in sand

A simple semi-hyperbolic state-dependent constitutive model for sand-structure interfaces is proposed. The model formulation is consistent with critical state soil mechanics since void ratio evolves continuously with shear strain from initial state towards asymptotic critical state at extremely large shear strains. The model takes into account influence of normal stiffness on volume change and stress path. The proposed interface model is implemented in a pile segment analysis scheme for simulation of shaft resistance mobilization in non-displacement piles. Results reveal that the proposed pile segment analysis can well predict shaft resistance of model piles embedded in different sands.     

天然气水合物试采对接井卡钻事故分析与处理

2016年,在青海木里盆地顺利完成了陆域天然气水合物试采工作,首次将对接井技术应用于天然气水合物试采,取得了显著的效果。钻井区域复杂地层给对接井钻井施工带来了极大的难度与风险,钻井过程中多次出现卡钻现象,本文主要介绍了天然气水合物试采对接井钻井过程中遇到的卡钻事故,并对主要卡钻原因进行了详细分析,给出了相应的解卡措施。     

绳索取心复合钻柱的动力学行为研究

绳索取心复合钻柱在岩心钻探“满眼钻进”过程中,钻杆易出现不同程度的划痕、压痕及磨痕等情况。本文利用非线性有限元方法,采用三维管单元对绳索取心复合钻柱拉压两处截面的涡动轨迹、涡动速度、横向振动、纵向振动规律进行了分析。结果表明：转速的增加和钻压的增大会显著增加钻柱与井壁的碰撞次数;在相同钻压条件下,随着钻柱回转速度的增大,钻柱与井壁的碰撞机率增加、接触轨迹增长,致使钻柱与孔壁的滑动摩擦机会增多;钻柱的涡动速度均值将随钻压和转速的增加而增大,转速大于钻压的影响;转速的增加则会加大钻柱的横向振荡频率,钻压的增大会增加钻柱横截面的纵向振荡幅值。     

采用空气潜孔锤钻进技术在井筒内施工泄水孔实践

袁店一井煤矿风井井筒基岩段施工中遇工作面大量涌水,排水能力无法满足掘砌需要。为保证井筒掘砌施工安全,提出施工钻孔直达风巷的方法进行快速泄水,但已无法进行传统泥浆钻进。通过采用长距离悬空钻杆结合空气潜孔锤钻进技术以及孔口管的安装等施工工艺和措施,有效解决了岩粉上返、水压过大、钻杆摆动等施工技术难题,快速地完成了泄水孔的施工,成功将井筒基岩段涌水排入井下水仓,从而确保了井筒的安全和快速施工。     

空气反循环连续取样钻进技术在紫金山金铜矿区的应用

紫金山金铜矿矿产勘查中使用空气反循环连续取样钻进工艺,解决破碎地层、缺水地区钻探取样难、施工成本高的问题。介绍了机具的配套、钻进工艺流程及施工注意事项,特别是针对紫金山金铜矿区破碎、漏失地层,为提高钻进效率,采用正反循环2种潜孔锤钻进,获得了高的采样率,提高了施工效率,大幅度降低了施工成本。     

液压裂管技术在污水管道原位置换中的应用

介绍了液压裂管技术的工作原理、施工步骤,并结合在长春污水管道更换的施工案例,对液压裂管技术应用于污水管道原位置换的施工步骤、施工遇到的问题和处理措施、以及施工注意事项进行了详细的阐述。在该工程中,液压裂管技术体现出了其独特的优势,取得了很好的效果,其中的经验为今后的非开挖换管工程提供借鉴。     

数值模拟探讨青藏高原东部应力应变场及断裂活动性

青藏高原东部是我国活动构造非常强烈的区域,现今的应力应变状态对活动构造研究有重要参考意义。本文依据地质资料和岩石力学性质构建相应的有限元数值模型,以GPS观测为边界约束,计算得到了青藏高原东部应力应变场,在此基础上探讨了主要断裂的活动特征。结果显示,距离印度板块和欧亚大陆板块碰撞带较近的青藏高原,汇聚速度、最大压应变率和最大压应力均较高,而随着远离碰撞带各个数值相应降低;在青藏高原东部,以喜马拉雅东构造结为旋转中心的一系列弧形断裂滑动速率相对较高,如玉树—鲜水河—小江断裂带,巴塘—金沙江断裂带,嘉黎断裂带等,这些走滑断裂带控制着青藏高原东南缘物质旋转挤出的特征,而其它断裂带滑动速率则相对较低,在块体内部则更低;结果同时表明应变速率分配高的断裂达到屈服的时间短,对应的地震复发周期短。     

三峡重庆地区钻孔应变资料可靠性检验与分析

对三峡重庆地区6个四分量钻孔应变资料进行可靠性分析,利用其增量观测数据进行相对标定,得到各站点测区的应变参数,并分析测区相对应变特征。结果表明,6个站点的钻孔应变观测资料是可靠的,其中1个站点测区面应变呈现张性变化,靠近三峡库首区的5个站点测区面应变呈现压性变化,测点主压应变方向与大范围构造应力场方向较为一致,表明三峡重庆地区呈现压性特征。     

地埋管换热影响岩土体传热因素及热影响范围分析

该文介绍了地埋管换热器传热模型,对影响地下岩土体传热的地埋管换热功率、持续时间、热泵机组运行的方式与模式、换热器规格、管外回填材料以及地质-水文地质条件等因素进行了探讨,认为周围岩土体热响应范围大小与换热功率大小和持续时间长短、管外回填材料和周围岩土体导热性能高低呈正相关性,热泵机组间歇运行方式有利于地温场的及时恢复,冬季制热夏季制冷模式能削弱单一负荷聚集产生的热影响程度,同等能条件下双U型De32地埋管较单U型De25地埋管热影响范围要大。由于地埋管换热器吸热或放热不平衡而引起的冷热量累积效应,渗流速度越大,热影响范围则越大。济南东部碎屑岩区某模拟夏季工况试验表明,其他条件相同的前提下,8 k W换热功率持续运行,以换热孔为中心,岩体温度响应速率和影响幅度与径向距离成负相关性,距离越近,响应速率和影响幅度越大,反之就越小;47天后,地埋管换热器热影响范围大于5m。