鉆井法鑿井施工階段井壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著淺層煤炭資源的開(kāi)采殆盡，鉆井法特殊鑿井的開(kāi)鑿深度逐漸加大，井壁的結(jié)構(gòu)形式需要?jiǎng)?chuàng)新，施工階段井壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問(wèn)題也需要詳細(xì)討論。本文針列鉆井法超深井孔施工階段井壁結(jié)構(gòu)在泥漿中的整體穩(wěn)定問(wèn)題，總結(jié)了影響井壁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的因素；分別采用平衡法和能量法分析了施工階段井壁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定臨界荷載；推導(dǎo)了普通節(jié)間連接和可縮井壁接頭的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度表達(dá)式；探索一種新型鋼結(jié)構(gòu)井壁并分析了其在橫向壓力和軸向壓力作用下的局部穩(wěn)定承載力。 ⑴分析了在施工

2、階段井壁結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的穩(wěn)定分類，指出整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性是施工階段可能出現(xiàn)的穩(wěn)定問(wèn)題。之后，分析了影響施工階段井壁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的因素，指出井壁分段數(shù)、井壁節(jié)間連接剛度、井壁剛度沿軸向的變化、泥漿和配重水的作用、井壁結(jié)構(gòu)的端部支承條件以及井壁制作安裝質(zhì)量等是影響井壁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的因素，并對(duì)各個(gè)因素的計(jì)算方法進(jìn)行了探討。 ⑵采用平衡法分析了施工階段井壁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性?？紤]分段數(shù)、節(jié)間連接剛度、井壁剛度沿軸向變化和軸向壓力沿軸

3、向變化等因素，不考慮泥漿壓力的影響，建立井壁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的分析模型。采用平衡法推導(dǎo)各個(gè)井壁段的平衡方程，求解平衡方程，并令撓度、轉(zhuǎn)角、彎矩和剪力滿足井壁段之間的協(xié)調(diào)條件和井壁邊界條件。通過(guò)理論推導(dǎo)，得出了井壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定系數(shù)，并編制程序?qū)崿F(xiàn)了求解。經(jīng)程序計(jì)算，定量分析了上述各個(gè)因素對(duì)施工階段井壁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的影響?？紤]初始彎曲缺陷，分析了各影響因素下井壁結(jié)構(gòu)的荷載－撓度關(guān)系以及井壁上各點(diǎn)撓度沿軸向的變化，得出各因素對(duì)井壁撓度的影響．對(duì)

4、上述分析的各種數(shù)據(jù)，采用最小二乘法進(jìn)行了擬合，得出穩(wěn)定系數(shù)和跨中撓度的擬合公式。 ⑶采用能量法分析了施工階段井壁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。首先，不考慮節(jié)間連接剛度和井壁剛度沿軸線的變化，假設(shè)井壁結(jié)構(gòu)為等剛度勻質(zhì)彈性桿，考慮井壁自重、泥漿荷載和配重水荷載，分別分析了充滿配重水和非充滿配重水情況下井壁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性?？紤]井壁分段數(shù)、節(jié)間連接剛度、井壁剛度沿軸向變化、泥漿與配重水作用，分別推導(dǎo)了充滿配重水和非充滿配重水情況下井壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定系

5、數(shù)公式，并編制程序進(jìn)行了求解．經(jīng)過(guò)程序計(jì)算，分析了各影響因素對(duì)井壁穩(wěn)定系數(shù)的影響，并與平衡法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。 ⑷對(duì)于井壁節(jié)間連接，根據(jù)其構(gòu)造和功能，分為普通井壁節(jié)間連接和可縮井壁節(jié)問(wèn)連接。對(duì)普通井壁節(jié)間連接，考慮焊縫、螺栓和法蘭盤的作用，建立了井壁節(jié)間連接抗彎剛度的分析模型。通過(guò)三個(gè)受力階段的分析，建立了不同階段節(jié)問(wèn)連接承受的彎矩和轉(zhuǎn)角的關(guān)系式，并得到節(jié)間連接的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度表達(dá)式。 ⑸針對(duì)超深井壁結(jié)構(gòu)帶來(lái)的混凝土井壁結(jié)