水平定向鉆管道穿越回拖過(guò)程動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究.pdf

1、預(yù)測(cè)回拖載荷是水平定向鉆技術(shù)研究的重點(diǎn)之一,可以為穿越工程方案設(shè)計(jì)、鉆機(jī)型號(hào)選擇、施工過(guò)程中管道穩(wěn)定性評(píng)價(jià)以及回拖減阻工藝制定等重要環(huán)節(jié)提供依據(jù),因忽略某些影響因素或引入經(jīng)驗(yàn)參數(shù),現(xiàn)有的回拖載荷預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度與可靠性較低,難以滿(mǎn)足實(shí)際工程需要。本文系統(tǒng)深入地研究回拖阻力的各項(xiàng)組成部分,貼近工程實(shí)際建立物理模型并推導(dǎo)給出對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,建立了一種新的回拖載荷預(yù)測(cè)模型,分析了預(yù)測(cè)計(jì)算所需初始參數(shù)的確定方法,并通過(guò)工程實(shí)例數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)了本文預(yù)

2、測(cè)方法的準(zhǔn)確度與可靠性,討論了各項(xiàng)初始參數(shù)對(duì)回拖載荷計(jì)算的影響規(guī)律、敏感性以及各項(xiàng)回拖阻力對(duì)回拖載荷的貢獻(xiàn)權(quán)重,最終根據(jù)上述研究成果提出了穿越工程施工中安全可行的回拖減阻技術(shù)。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:
　　 采用解析方法建立了一種新的回拖載荷預(yù)測(cè)模型,其創(chuàng)新之處包括:①采用winkler土體模型描述土壤,回拖過(guò)程中土壤提供彈性支撐；②將泥漿流動(dòng)簡(jiǎn)化為冪律流體在同心環(huán)形空間中且內(nèi)管存在軸向運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定流動(dòng)；③將鉆柱承受的阻力納入分析

3、,據(jù)此可預(yù)測(cè)卡盤(pán)處回拖載荷。工程實(shí)例分析表明,本文回拖載荷預(yù)測(cè)模型具有較高的準(zhǔn)確度與可靠性。
　　 降低初始參數(shù)取值過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)成分可提高預(yù)測(cè)模型的可靠性,提出了目前仍無(wú)法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件精確確定的三項(xiàng)初始參數(shù)的確定方法,包括:導(dǎo)向孔扁率、泥漿流變模型與流變參數(shù)、管土摩擦系數(shù)。
　　 管土相互作用時(shí)管道受力狀態(tài)與木楔釘入孔中時(shí)木楔的受力狀態(tài)相似,將該現(xiàn)象稱(chēng)為木楔效應(yīng)。在導(dǎo)向孔內(nèi)管道重量引起的管土摩擦力、導(dǎo)向孔方向改變引起的阻

4、力、鉆柱承受的阻力計(jì)算中引入木楔效應(yīng)系數(shù)以考慮木楔效應(yīng)的影響。木楔效應(yīng)的有限元模擬分析結(jié)果表明,外載荷增大、擴(kuò)徑比減小、導(dǎo)向孔扁率增大均可增大木楔效應(yīng)系數(shù)。
　　 各項(xiàng)特征參數(shù)按照非線性關(guān)系影響回拖載荷的計(jì)算。特征參數(shù)敏感性分析表明穿越曲線結(jié)構(gòu)、擴(kuò)徑比、管土摩擦系數(shù)、泥漿密度對(duì)回拖載荷影響較大,導(dǎo)向孔扁率、回拖速率、泥漿流量等參數(shù)的影響較小?；赝献枇Φ母黜?xiàng)組成部分對(duì)回拖載荷的貢獻(xiàn)權(quán)重是隨著安裝長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變化的。
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