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深水井套管强度衰减规律及预防措施研究

中国安全生产科学技术 2024年第2期20卷 69-74页

作者：袁征吴小龙雷正杨浩唐浩瑞张智邓皓匀中海油安全技术服务有限公司海南海口570105 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

为研究深水井套管柱在多因素耦合作用下管柱完整性失效规律,综合考虑腐蚀、磨损以及温度共同作用,建立套管强度衰减评价方法,对比不同管材在多因素作用下强度衰减程度,提出降低套管强度衰减速率措施。研究结果表明:在腐蚀作用下,随着生... 详细信息

为研究深水井套管柱在多因素耦合作用下管柱完整性失效规律,综合考虑腐蚀、磨损以及温度共同作用,建立套管强度衰减评价方法,对比不同管材在多因素作用下强度衰减程度,提出降低套管强度衰减速率措施。研究结果表明:在腐蚀作用下,随着生产年限增加,套管强度衰减速率加快。腐蚀速率为1.0 mm/a时,P110套管抗内压强度平均每年下降7.21%;套管强度随磨损深度增加而减小。当磨损深度为0.3 mm时,L80、13Cr-P110和Q1253种管材的抗外挤强度平均下降百分比为6.47%;管材强度一般随着温度升高而降低,当温度为100℃时,P110套管的抗内压强度下降6.37%;选用耐腐蚀、磨损和高温管材能够有效减小强度衰减速率。研究结果可为深水井开发提供参考。

关键词：深水套管强度衰减多因素强度校核预防措施

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深部巷道破裂围岩强度衰减规律试验研究

岩石力学与工程学报 2012年第8期31卷 1587-1596页

作者：牛双建靖洪文杨旭旭杨圣奇中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

为研究深部巷道破裂围岩强度衰减规律,设计模拟巷道破裂区应力演化规律的应力路径,采用MTS815岩石力学伺服试验机对完整的砂质泥岩试样进行加卸载试验,得到不同损伤程度的初始损伤岩样;通过单试件法对初始损伤岩样在不同围压下的三轴强... 详细信息

为研究深部巷道破裂围岩强度衰减规律,设计模拟巷道破裂区应力演化规律的应力路径,采用MTS815岩石力学伺服试验机对完整的砂质泥岩试样进行加卸载试验,得到不同损伤程度的初始损伤岩样;通过单试件法对初始损伤岩样在不同围压下的三轴强度特性进行试验研究。采用卸载点的应力减低比D、体积膨胀比DV作为损伤变量,分别建立损伤岩样峰值强度及强度参数与二者的函数关系,研究成果表明,初始损伤岩样的峰值强度、黏聚力与内摩擦角随损伤程度的增大大幅减小,且呈指数衰减规律。

关键词：岩石力学深部巷道应力路径初始损伤强度衰减

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损伤岩样强度衰减规律及其尺寸效应研究

岩石力学与工程学报 2012年第3期31卷 543-549页

作者：靖洪文苏海健杨大林王辰孟波中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008 江苏省都市建筑设计研究院有限公司江苏宿迁223800 中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083

损伤岩样的强度衰减规律是岩石力学领域的重要课题。采用一种新的方法预制损伤岩样,对其分别进行单轴和三轴压缩试验,并将结果与近似均质的完整岩样试验结果对比。结果表明,单轴压缩下,损伤岩样除劈裂破坏外还伴随有斜向断裂破坏;随围... 详细信息

损伤岩样的强度衰减规律是岩石力学领域的重要课题。采用一种新的方法预制损伤岩样,对其分别进行单轴和三轴压缩试验,并将结果与近似均质的完整岩样试验结果对比。结果表明,单轴压缩下,损伤岩样除劈裂破坏外还伴随有斜向断裂破坏;随围压的增大,损伤岩样容易在胶结面处出现一种新的近水平破坏。损伤岩样较完整岩样的强度衰减值,随围压的增大而增大,但增长幅度逐渐减小。根据室内试验的结果,借助于PFC数值软件,对损伤岩样单轴强度衰减的尺寸效应进行探究。研究发现,随岩样高径比的增大,单轴强度的衰减值不断减小,但减小的趋势逐渐平缓。提出单轴强度衰减的理论模型o=(a b/)(其中,为任意损伤岩样的单轴强度衰减值,o为标准损伤岩样的单轴强度衰减值,为圆柱体岩样的高径比,a和b均为材料参数),所得的理论曲线与试验值吻合得很好。计算得出损伤岩样尺寸为无穷大时,单轴强度衰减的无限趋近值R。

关键词：岩石力学损伤岩样强度衰减围压高径比尺寸效应

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粉砂质泥岩的强度衰减与环境效应试验研究

岩石力学与工程学报 2007年第12期26卷 2576-2582页

作者：杨振峰缪林昌东南大学岩土工程研究所江苏南京210096

在不同质量百分比(1%,5%及10%)的2种酸(H2SO4,HNO3)溶液和1种碱(NaOH)溶液、1种有机质(腐植酸钠)溶液、1种无机盐(KCl)溶液和自来水中,对粉砂质泥岩的水–岩作用进行静态长时(120d)加速浸泡试验模拟,并测定其单轴抗压强度、微观结构、... 详细信息

在不同质量百分比(1%,5%及10%)的2种酸(H2SO4,HNO3)溶液和1种碱(NaOH)溶液、1种有机质(腐植酸钠)溶液、1种无机盐(KCl)溶液和自来水中,对粉砂质泥岩的水–岩作用进行静态长时(120d)加速浸泡试验模拟,并测定其单轴抗压强度、微观结构、氧化物成分,研究岩样单轴抗压强度随时间对酸、碱、有机质和盐的敏感性和衰减机制。研究结果表明,在静水环境下,岩样强度衰减、腐蚀速率与H+浓度、酸根离子、无机盐浓度及浸泡时间成非线性关系,岩样的强度变化正比于岩样的质量变化;认为在水–岩作用过程中,溶解与沉淀、氧化与还原作用同时发生,共同影响岩样强度的衰减规律;水–岩作用的不同时期,导致岩样强度衰减的主要因素是不同的;在化学风化作用下,岩样的强度与铁离子、钙离子等二价离子的变化密切相关。

关键词：岩石力学化学风化水-岩相互作用强度衰减环境效应

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崩解泥化过程中泥岩强度衰减因素研究

岩土工程学报 2019年第10期41卷 1936-1942页

作者：曹雪山额力素赖喜阳周赛李国维袁俊平吴建涛河海大学道路与铁道研究所江苏南京210024 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024

崩解是泥岩的基本特性,是土体的主要形成方式。受自然气候的干湿循环作用影响,泥岩崩解、泥化,引发了许多边坡坡面剥蚀及边坡失稳问题。因此研究泥岩在崩解泥化过程中强度衰减的影响因素具有重要的工程意义。以引江济淮试验工程的河道... 详细信息

崩解是泥岩的基本特性,是土体的主要形成方式。受自然气候的干湿循环作用影响,泥岩崩解、泥化,引发了许多边坡坡面剥蚀及边坡失稳问题。因此研究泥岩在崩解泥化过程中强度衰减的影响因素具有重要的工程意义。以引江济淮试验工程的河道边坡下部低强度、弱膨胀的红层泥岩为研究对象,提出了自然约束的崩解试验研究方法,对干湿循环过程中泥岩试样的裂隙开展,颗粒组分,耐崩解比,剪切强度及强度指标等参数进行了研究。研究表明:干湿循环效应存在临界次数。在7次干湿循环前,泥岩试样的参数变化显著,有裂隙增长、细颗粒含量比例增加,耐崩解比、剪切强度及强度指标的减小。7次干湿循环后,这些参数变化均不明显。崩解物的耐崩解性变化特征与完全崩解颗粒粒径阈值Dcr无关,耐崩解指数IDi及耐崩解率DR减小特征趋势相同。泥岩崩解物的强度指标与耐崩解率DR呈现很高的正相关性。这些说明干湿循环为诱发岩石崩解的因素,对强度衰减起作用的是试样的颗粒组成与状态变化,耐崩解率是颗粒组成与状态的量化指标。

关键词：泥岩干湿循环强度衰减侧限崩解试验崩解性状

深部巷道破裂围岩强度衰减模型及其在FLAC^(3D)中的实现

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采矿与安全工程学报 2014年第4期31卷 601-606页

作者：牛双建靖洪文杨大方王建文河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 河南理工大学深部矿井建设重点学科开放实验室河南焦作454000 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

基于深部巷道破裂围岩强度衰减规律研究成果,选择塑性参数作为损伤因子,根据室内预制初始损伤破裂岩样加卸载及其各级围压下的三轴压缩两试验结果,分别计算不同损伤破碎程度岩样卸载点的塑性参数值(初始损伤因子值)及其剪切强度参数c,φ... 详细信息

基于深部巷道破裂围岩强度衰减规律研究成果,选择塑性参数作为损伤因子,根据室内预制初始损伤破裂岩样加卸载及其各级围压下的三轴压缩两试验结果,分别计算不同损伤破碎程度岩样卸载点的塑性参数值(初始损伤因子值)及其剪切强度参数c,φ值,初步建立深部巷道破裂围岩强度衰减模型;通过对初步建立的强度衰减模型中塑性参数的替换推导,建立以塑性参数εps表示的深部巷道破裂围岩强度衰减模型,使其可以直接运用于理论分析和数值模拟;将该模型植入FLAC3D中,结合实际深部巷道工程,对千米深井深部典型变形破坏巷道进行数值模拟分析,将数值模拟结果及相关结论与室内物理模拟和工程现场测试结果进行综合对比分析,验证了所建立模型的合理性。

关键词：深部巷道破裂围岩强度衰减塑性参数剪切强度参数

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泥质细砂岩材料破坏与强度衰减研究

中国矿业大学学报 2008年第1期37卷 129-133页

作者：张后全贺永年刘志强周纪军韩立军中国矿业大学建筑工程学院深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008

为了认识真实的岩石材料破坏和强度衰减规律,通过多组常规的单轴压缩试验和不同围压下的三轴压缩试验对泥质细砂岩的材料破坏过程和抗压强度进行了实测.把前面试验破裂形成的不规则岩块浇注在混凝土制成的"剪切壳"中,运用XJ-1型携带式... 详细信息

为了认识真实的岩石材料破坏和强度衰减规律,通过多组常规的单轴压缩试验和不同围压下的三轴压缩试验对泥质细砂岩的材料破坏过程和抗压强度进行了实测.把前面试验破裂形成的不规则岩块浇注在混凝土制成的"剪切壳"中,运用XJ-1型携带式剪切仪进行了自行设计的压剪试验,获得了岩块在压剪过程中的剪切力-压应力关系曲线,以此来测得破裂岩块的自身材料强度.通过对比先前压缩试验得到的极限莫尔包络线,研究了破坏前完整岩样与破坏后损伤岩块间的强度变化.讨论了不同试验方法,损伤程度,尺寸效应,材料异性对岩石强度衰减的影响.结果表明,岩石在破坏过程中环向应变与体积应变在峰后近乎以直线形式增长,岩块抗剪强度表现出尺寸效应,岩样伴随着破裂演变材料强度发生衰减.

关键词：破裂演变压剪试验强度衰减尺寸效应

黄河冲积平原区粉土路基吸水特性及强度衰减规律试验研究

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岩土工程学报 2010年第10期32卷 1594-1602页

作者：宋修广张宏博王松根贾朝霞管延华山东大学土建与水利学院山东济南250061 山东省交通厅公路局山东济南250002 山东建筑大学土木工程学院山东济南250014

黄河冲积平原区粉土路基具有强烈的毛细现象及水敏性特征,在外界水环境综合影响下含水率普遍偏高,路基支撑强度不足,路面结构早期破损严重。击实试验发现黄河冲积粉土由于级配不良、粒间空隙大等因素造成压实困难,其击实曲线在低含水率... 详细信息

黄河冲积平原区粉土路基具有强烈的毛细现象及水敏性特征,在外界水环境综合影响下含水率普遍偏高,路基支撑强度不足,路面结构早期破损严重。击实试验发现黄河冲积粉土由于级配不良、粒间空隙大等因素造成压实困难,其击实曲线在低含水率与高含水率时分别表现为部分无黏性土与黏性土特征,变形特性复杂。为了分析粉土路基的吸水特性,进行了降雨渗透、毛细水上升室内模拟试验,发现二者对粉土含水率均有显著的影响,且毛细水上升速度高于降雨入渗速度,上升高度可达1.5 m。现场实测表明,低路基(H衰减关系,当接近饱和状态时内摩擦角也急剧降低,从而揭示出粉土路基在吸水后将具有变形大、强度低的特点,易造成路面结构早期病害。针对不同路基高度,推荐了相应的路基设计模量。

关键词：粉土路基吸水特性强度衰减室内试验现场调查

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海水浸泡下水泥土强度衰减室内试验研究

中南大学学报（自然科学版） 2017年第1期48卷 191-202页

作者：闫楠杨俊杰中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100

通过对不同浸泡时间和不同水泥掺入比的水泥土进行微型贯入试验、X线衍射(XRD)试验、扫描电子显微镜(SEM)试验及化学分析试验研究一维浸泡试验中水泥土的强度衰减过程和劣化机理。研究结果表明:水泥土的劣化深度随海水浸泡时间的增长逐... 详细信息

通过对不同浸泡时间和不同水泥掺入比的水泥土进行微型贯入试验、X线衍射(XRD)试验、扫描电子显微镜(SEM)试验及化学分析试验研究一维浸泡试验中水泥土的强度衰减过程和劣化机理。研究结果表明:水泥土的劣化深度随海水浸泡时间的增长逐渐增大,随水泥掺入比的增大逐渐减小。对于浸泡360 d的水泥土,水化产物C—S—H的峰值随着深度的增大而增大,与水泥土强度变化趋势一致。在0~10 mm深度区域内,水泥土的孔隙增多,孔径增大,Ca质量分数明显降低,在10 mm以下部分纤维状及网状的生成物增多,出现明显的絮凝现象。水泥土试样由浅到深,Ca^(2+),SO_4^(2-)和CO_3^(2-)的质量分数呈增大趋势,Mg^(2+),Cl^-和HCO_3^-的质量分数呈减小趋势。

关键词：水泥土强度衰减海水环境海相软土微型贯入试验