【摘 要】
:
针对隧道正交下穿既有结构施工力学响应的预测问题,建立了考虑多体接触作用的隧道施工扰动下地层-基础体系力学响应解析预测方法.该方法将地层视为均匀各向同性的线弹性体,通过引入接触理论考虑地层与基础间的接触作用,并提出“隧道开挖与基础作用换序求解”的新解析思路,确定了最终状态接触压力,解决了隧道开挖及多体接触耦合作用下接触压力难以确定的问题,进而依据弹性力学解的叠加性获得目标问题的解析解答.通过对比该解析解与ABAQUS数值解,发现两者吻合良好.基于本方法开展参数分析,研究了地层参数、隧道埋深、隧道边界径向
【机 构】
:
北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室
【基金项目】
:
国家自然科学基金(51738002,U1934210),国家重点研发计划(2017YFC0805401)资助项目。
论文部分内容阅读
针对隧道正交下穿既有结构施工力学响应的预测问题,建立了考虑多体接触作用的隧道施工扰动下地层-基础体系力学响应解析预测方法.该方法将地层视为均匀各向同性的线弹性体,通过引入接触理论考虑地层与基础间的接触作用,并提出“隧道开挖与基础作用换序求解”的新解析思路,确定了最终状态接触压力,解决了隧道开挖及多体接触耦合作用下接触压力难以确定的问题,进而依据弹性力学解的叠加性获得目标问题的解析解答.通过对比该解析解与ABAQUS数值解,发现两者吻合良好.基于本方法开展参数分析,研究了地层参数、隧道埋深、隧道边界径向
其他文献
离子液体是一类可调控、多功能的绿色环保材料,具有良好的电磁场响应,有望应用于调控水驱油路径.在分析离子液体在毛细管中电磁场响应机理的基础上,建立了电磁场-渗流场耦合作用下离子液体多孔介质流动模型.通过理论推导与数值分析发现:电磁场-渗流场耦合作用下毛细管流量大小主要由离子液体电导率与黏度的比值(内因)、电磁场强度与压力梯度(外因)两方面决定;电磁场产生的洛伦兹力对离子液体施加一个电磁驱动压强,形成一个类似压力梯度的电磁驱动等效压力梯度,从而改变离子液体的流量,当电磁场强度为2.0×104 V/m·T时,电
储层含气量的准确评估是目前制约非常规天然气高效开发的重要因素,直接法采用损失气估算模型结合解吸曲线估算储层含气量,但现有损失气估算模型均基于煤层气的常压边界条件和球形颗粒假设,如美国矿业局提出的USBM方法,为埋藏深、柱状岩心的页岩气藏含气量的估算带来较大误差.本文基于扩散理论,采用时变压力边界条件和柱坐标系求解一维扩散方程获得解析解,从而提出了新的损失气估算模型,即变边界分段模型,该模型能够反演出提钻和解吸两个阶段气体逸散的不同特征.结果表明:在提钻阶段,环境压力不断降低,岩心内外压差增大,气体逸散速率
对页岩油气藏中复杂流体的相平衡计算需要建立考虑毛细作用效应的先进的数值模型,并设计出快速可靠的算法以应对实际工况中储层流体包含多达数十种组分的复杂情况.本文将基于适合页岩油气藏常见组分的真实流体状态方程,即Peng-Robinson状态方程构建具有热力学一致性的VT型孔观相平衡计算体系.通过引入描述毛细压力做功的数学模型实现对页岩流体热力学性质更准确的刻画.结合扩散界面模型建立动力学演化格式,采用成熟的凸分裂方法求解摩尔数和体积分数的演变,从而描述相平衡的动态过程.在此基础上,本文开发了一套具有自适应性的
受地应力及压裂工艺影响,大斜度井水力压裂缝网展布复杂,缝网中存在不同倾斜方向、不同展布形态及不同贯穿程度的压裂缝.本文通过将裂缝面离散为若干矩形微元实现裂缝形态有效表征,将渗流过程划分为基质向裂缝流动及裂缝向井筒流动两阶段,采用有限差分方法构建离散裂缝面内不稳定渗流数值解,结合封闭边界面源函数及叠加原理构建基质内不稳定渗流解析解,耦合裂缝内流动数值解与基质内流动解析解,求解了三维压裂缝网不稳定压力.基于积分中值定理提出了点源、特殊线源代替面源求解基质内渗流的求解方法,分析了该方法的可行性及适用条件,在保证
煤系页岩瓦斯主要以吸附态和游离态形式存在,其解吸过程相对吸附过程具有普遍滞后现象,因此从微细观角度定量研究其吸附-附解吸迟滞规律对页岩气井后期稳产增产具有重要意义.在前人研究基础上结合核磁共振谱理论推导出能够准确表征煤系页岩瓦斯吸附-解吸迟滞效应微细观评价模型,并采用核磁共振谱测试技术,以双鸭山盆地东保卫煤矿三采区36#煤层底板煤系页岩为研究对象,进行煤系页岩瓦斯吸附-解吸迟滞效应核磁共振谱实验,模拟不同储层原位应力状态煤系页岩瓦斯迟滞效应发生全过程,进一步对吸附态瓦斯、游离态瓦斯以及微细观方法测定的宏观
具有大位移、大变形的薄板在接触碰撞等工况下,其局部应变会产生剧烈变化.为了保证对其进行动力学分析的精度和计算效率,本文整合计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助工程(CAE)系统,提出了一种基于T样条曲面的变网格柔性系统等几何分析方法.首先,建立基于T样条曲面单元的基尔霍夫薄板运动学模型,并根据非线性格林-拉格朗日应变建立由T样条曲面单元离散的薄板弹性模型.其次,通过在T网格中的局部区域插入节点的方式,达到T样条曲面网格局部更新的目的.利用T样条混合函数细化算法得到计算新广义变量的转换矩阵,并结合广义α法创
页岩储层孔隙结构复杂,气体赋存方式多样.有机质孔隙形状对受限空间气体吸附和流动规律的影响尚不明确,导致难以准确认识页岩气藏气体渗流机理.为解决该问题,本文首先采用巨正则蒙特卡洛方法模拟气体在不同形状有机质孔隙(圆形孔隙、狭长孔隙、三角形孔隙、方形孔隙)内吸附过程,发现不同形状孔隙内吸附规律符合朗格缪尔单层吸附规律,分析了绝对吸附量、过剩吸附浓量、气体吸附参数随孔隙尺寸、压力的变化,研究了孔隙形状对气体吸附的影响.在明确不同形状有机质孔隙内气体热力学吸附规律基础上,建立不同形状有机质孔隙内吸附气表面扩散数学
海陆过渡相页岩常与煤层和砂岩呈互层状产出,储层连续性较差、横向变化快、非均质性强,水力压裂技术是其获得经济产量的关键手段.然而,目前缺乏有效的海陆过渡相页岩气藏不稳定渗流数学模型,对其渗流特征分析及储层参数评价不利.针对这一问题,首先建立海陆过渡相页岩气藏压裂直井渗流数学模型,其次采用径向复合模型来反映强非均质性,采用Langmuir等温吸附方程来描述气体的解吸和吸附,分别采用双重孔隙模型和边界元模型模拟天然裂缝和水力裂缝,建立并求解径向非均质的页岩气藏压裂直井不稳定渗流数学模型,分析海陆过渡相页岩气藏不
激波风洞地面试验对高超声速飞行器高焓气动特性研究至关重要,而高精度气动力测量是其中的关键技术.在脉冲型激波风洞中进行测力试验时,风洞起动时流场瞬间建立,对测力系统会产生较大的冲击.测力系统在瞬时冲击作用下受到激励,系统的惯性振动信号在短时间内无法快速衰减,天平的输出信号中会包含惯性振动干扰量,导致脉冲型风洞测力试验精准度的进一步提高遇到瓶颈.为了解决短试验时间内激波风洞快速准确测力问题,发展高精度的动态校准技术是提升受惯性干扰天平性能的关键方法.因此,本文采用循环神经网络对天平动态校准数据进行训练和智能处
为了研究深层油气资源在岩石多孔介质内的运移过程,使用一种基于Darcy-Brinkman-Biot的流固耦合数值方法,结合传热模型,完成了Duhamel-Neumann热弹性应力的计算,实现了在孔隙模拟多孔介质内的考虑热流固耦合作用的两相流动过程.模型通过求解Navier-Stokes方程完成对孔隙空间内多相流体的计算,通过求解Darcy方程完成流体在岩石固体颗粒内的计算,二者通过以动能方式耦合的形式,计算出岩石固体颗粒质点的位移,从而实现了流固耦合计算.在此基础上,加入传热模型考虑温度场对两相渗流过程的