层状盐岩应力和位移解析

论文摘要

随着石油天然气等能源物资的吃紧,世界各国越来越重视能源物资的储备,以备不时之需,利用盐岩洞室作为能源储备库在世界大多数国家得到了广泛的应用。我国的盐岩成层状分布,单层厚度薄,盐岩的层与层之间多含有泥岩、石膏岩等杂质,在这样的地质环境中建立盐岩洞室就必须考虑盐岩和夹层物质在力学作用下的相互作用,这种相互作用对整个层状体系的稳定性起着重要的作用。本文试图利用弹性理论和层状体系理论对盐岩的应力和位移解析解进行研究,得出层状盐岩的应力和位移的解析解。本文主要利用的是弹性力学中的位移法解应力和位移,在众多位移函数中,选取拉甫位移函数法解决空间轴对称问题,推导出了任意空间轴对称情况下的应力和位移表达式,并在此基础上得出了任意斜向轴对称荷载作用下弹性体的应力和位移的解析表达式。最后对在含夹层盐岩中建立储气库模型进行了数值模拟,得出了层状盐岩最大水平应力、最小水平应力以及水平位移的分布情况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1-1 研究背景
• §1-2 研究现状
• §1-3 本文的研究意义
• §1-4 本文的研究方法和内容
• 第二章 空间问题的弹性理论
• §2-1 空间问题的平衡微分方程
• §2-2 几何方程
• §2-3 物理方程
• §2-4 相容方程
• §2-5 位移函数
• §2-6 本章小结
• 第三章 层状盐岩弹性体的应力与位移解析解
• §3-1 Hankel 积分变换
• §3-2 空间轴对称问题的一般解
• 3-2-1 相容方程的变换
• 3-2-2 拉甫函数法解应力和位移
• 3-2-3 任意斜向轴对称荷载作用下弹性半空间体的应力和位移
• §3-3 双层盐岩弹性体系的分析
• §3-4 三层盐岩弹性体系的分析
• §3-5 本章小结
• 第四章 层状盐岩中洞室的差异变形数值模拟
• §4-1 建立计算模型
• 4-1-1 计算模型
• 4-1-2 初始条件与边界条件
• 4-1-3 本构模型
• §4-2 层状盐岩的差异变形解析
• 4-2-1 最大主应力的分析
• 4-2-2 最小主应力的分析
• 4-2-3 监控点的应力分析
• 4-2-4 有效应力的分析
• 4-2-5 水平位移的分析
• 4-2-6 监控点的x 向水平位移分析
• §4-3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• §5-1 主要结论
• §5-2 论文的不足与展望
• 参考文献
• 致谢