Soil‐pile interaction in the pile vertical vibration considering true three‐dimensional wave effect of soil

The dynamic response of an end bearing pile embedded in a linear visco‐elastic soil layer with hysteretic type damping is theoretically investigated when the pile is subjected to a time‐harmonic vertical loading at the pile top. The soil is modeled as a three‐dimensional axisymmetric continuum in which both its radial and vertical displacements are taken into account. The pile is assumed to be vertical, elastic and of uniform circular cross section. By using two potential functions to decompose the displacements of the soil layer and utilizing the separation of variables technique, the dynamic equilibrium equation is uncoupled and solved. At the interface of soil‐pile system, the boundary conditions of displacement continuity and force equilibrium are invoked to derive a closed‐form solution of the vertical dynamic response of the pile in frequency domain. The corresponding inverted solutions in time domain for the velocity response of a pile subjected to a semi‐sine excitation force applied at the pile top are obtained by means of inverse Fourier transform and the convolution theorem. A comparison with two other simplified solutions has been performed to verify the more rigorous solutions presented in this paper. Using the developed solutions, a parametric study has also been conducted to investigate the influence of the major parameters of the soil‐pile system on the vertical vibration characteristics of the pile. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

松辽盆地大陆科钻二开段大井眼钻井液技术

CCSD-SK2井是一口钻穿松辽盆地白垩纪陆相沉积地层的中国大陆科学钻探井。二开段先以216mm口径钻至2806.20m,然后进行444.5mm口径扩孔。泥页岩地层大井眼钻进过程中粘土矿物含量高且易造浆,砂砾岩层渗透性强易粘卡,井壁稳定控制与钻屑携带难度大。选用了钾铵聚合物钻井液体系和聚磺钻井液体系,通过正交实验确定了钻井液配方。将钻井液控制在合适的密度、较低的失水量以及较强的封堵性,有效实现了井壁稳定;保持适当的环空返速、较高的动塑比以及定期打稠塞举砂等措施,有效实现了井眼净化。1086.45m~1147.56m与1182.74m~1256.01m井段累计收获岩心130.90m,取心率达到97.41%,平均机械钻速为0.84m/h;最终顺利钻至2806.20m。     

利用Abel-Poisson径向基函数模型化局部重力场

多种类型高分辨率重力场数据的不断增加,使得在局部范围内精化重力场模型成为了可能。本文采用Abel-Poisson核将重力场量表示成有限个径向基函数线性求和的形式,对局部区域的多种重力场数据进行联合建模。为了提高运算速度,运用了基于自适应精化格网算法的最小均方根误差准则(RMS)来求解径向基函数平均带宽。以南海核心地区为例,联合两种不同类型、不同分辨率的重力场资料(大地水准面起伏6'×6'、重力异常2'×2'),构建了局部区域高分辨率的重力场模型。所建模型表示的重力场参量达到了2'×2'的分辨率,对原始的重力异常数据(2'×2')拟合的符合程度达到±0.8×10-5m/s2。结果表明,利用径向基函数方法进行局部重力场建模,避免了球谐函数建模收敛慢的问题,有效提高了模型表示重力场的分辨率。     

利用引力梯度数据计算径向梯度的优化方法

根据重力梯度观测各分量的方差及协方差信息,提出了利用GOCE梯度数据计算径向重力梯度的优化方法。首先给出了径向重力梯度的计算方法,并深入分析了误差传播规律,通过建立相应的条件极值问题,给出了计算径向重力梯度最优组合因子的方法;通过模拟数据验证了本文所提出的优化因子的优越性。实际数据计算表明:相对于传统方法,采用优化组合因子可使反演所得引力位模型的累积大地水准面精度在250阶时提高约2 cm。由于径向重力梯度不仅可以用于地球引力场模型的求解,也可直接应用于地球物理问题的讨论,因此本文所提出的优化方法也可对部分地球动力学问题的讨论提供方便。     

广义残差地形模型及其在局部重力场逼近中的应用

研究了残差地形模型中的非调和性问题,比较了基于棱柱体和球冠体的积分模型,提出了基于球冠体积分的广义残差地形模型。以泊松小波径向基函数为构造基函数,结合广义残差地形模型,融合多源实测重力数据构建了局部区域重力场模型。研究结果表明:基于棱柱体积分的残差地形模型精度较低,在山区可能引入毫伽级以上的误差,建议采用更为接近真实地形表面的球冠体积分模型。相比于原始的残差地形模型,基于球冠体积分的广义残差地形模型能更为精确地逼近局部重力场模型中地形因素引起的高频效应。     

谷歌地球在水井项目信息管理中的应用

利用Excel表建立水井项目信息数据库,设立条件关系编写KML运行程序,利用谷歌地球应用软件阅读水井信息,使水井分布和水井属性在平面内显示。极大的方便了水井项目立项、施工、维护等工作。     

有限圈闭复杂沥青质稠油层钻井难点与对策

中东YD油田为海相碳酸盐岩地层,Kazh地层分布着活跃的非均质沥青质稠油,高压并含有酸性气体,为非目的层,需要钻穿并封隔该层后对下部产层进行开发。由于沥青质稠油层分布不均,孔隙压力不确定,对钻井工程造成了极大的挑战。在一期施工中,3口井由于沥青质稠油的侵入被迫工程弃井,未能实现工程目的。针对此世界性难点问题,开展了沥青质稠油侵入机理实验研究、固化剂研制、控压钻井技术应用等一系列配套工艺技术研究,提出了复杂沥青质稠油层安全钻井技术对策,现场应用取得较好的效果。     

国家地下水监测井建设关键问题研究

国家地下水监测工程建设由国土资源部和水利部联合立项申报,历经10余年的可行性研究和评估论证,最终由国家发展和改革委员会批准实施。项目财政投资20多亿元,覆盖全国31个省、区、市及新疆建设兵团,涵盖了全国7大流域和16个重要水文地质单元,共布设20401个地下水监测站点。项目的组织实施意义重大,事关地质环境、饮水安全和经济社会的可持续发展等民生问题。其中,钻探工程决定着国家地下水监测工程建设的质量、运行效果及使用寿命。本文针对项目“地域分布广、施工战线长、地质条件复杂”等特点,从组织管理、钻井结构设计、成井管材和钻进工艺选择等方面的关键问题进行了分析研究,并提出了具体建议。     

基岩水井压裂增水机理分析

基岩地层压裂增水与岩层性质密切相关,不同岩性其力学性质及其裂隙构造不同,压裂机理与工艺方法就不同。根据基岩地下水岩层特点,结合水力压裂增水试验,着重分析了水力压裂的形成机制,探寻了不同岩层及其力学性质与压裂的关系。