深厚表土不稳定地层中立井井筒的破坏预测与治理决策

论文摘要

本文采用理论分析和数值模拟计算相结合的研究方法,对深厚表土中受复杂荷载作用的立井井筒的失稳和破坏进行研究。分析了复杂荷载条件下井壁破坏的影响因素和井壁破坏机理,对井壁的受力进行了详细分析,推导出井壁在各种荷载作用下的理论计算公式,提出了适合深厚表土层中钢筋混凝土井壁的弹塑性本构模型和破坏准则。用大型有限元通用软件ANSYS建立了多个数值模型,包括自重应力场模型,疏水破坏模型,受局部荷载失稳模型,并分别得出了相应的结论。对井筒自重应力场的数值模型,分析了井筒建设前后自重应力场的变化,地表位移的变化,分析了各个地层的应力应变情况。井筒的疏水破坏模型受自重、水平地压以及随时间增长的疏水附加力共同作用,分析了井壁随疏水附加力的增加而最终破坏的过程。并由此对井壁破坏的时间、位置以及发展情况进行了预测,分析了井壁破坏时的应力应变。对井筒受局部荷载时的数值模型,进行了非线性屈曲数值分析,同时进行了弹塑性数值分析。得出了立井井筒受到局部荷载首次失稳时的荷载大小以及井筒完全破坏时的荷载大小,同时分析了井壁失稳时的应力应变分布以及塑性区发展。通过和现场破坏情况,检测资料的对比,本文的数值模型比较符合实际情况,对井筒破坏预测、治理有一定的理论指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 国内外研究现状及存在问题
• 1.3 本文技术路线
• 1.4 研究的目的及意义
• 2 立井井筒非采动破坏发生条件与机理分析
• 2.1 工程背景
• 2.2 立井井筒非采动破坏发生机理分析
• 2.3 立井井筒重复破坏发生机理分析
• 2.4 小结
• 3 立井井筒受力分析
• 3.1 井壁荷载种类
• 3.2 井壁受力计算相关问题
• 3.3 井壁力学分析
• 3.4 小结
• 4 立井井筒自重应力场模拟
• 4.1ANSYS简介
• 4.2 钢筋混凝土弹塑性理论模型选定
• 4.3 模型建立
• 4.4 建井前自重应力场模拟结果
• 4.5 建井后自重应力场模拟结果
• 4.6 小结
• 5 井筒疏水破坏数值分析
• 5.1 分离式井筒模型的数值分析
• 5.2 整体式井筒模型的数值分析
• 5.3 主要结论
• 5.4 小结
• 6 局部荷载作用下井筒极限承载力的数值分析
• 6.1 问题的背景
• 6.2 模拟流程概述
• 6.3 模型建立
• 6.4 非线性屈曲分析
• 6.5 受均布压力下厚壁筒的极限荷载
• 6.6 小结
• 7 结论与展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 主要参考文献