鉆井液作用下井壁巖體滲流-應(yīng)力耦合研究.pdf

1、裂隙巖體滲流場與應(yīng)力場耦合研究是巖土力學(xué)中一個很有意義的課題。應(yīng)力場通過影響巖體體變與孔隙率而改變巖體滲透性能,進(jìn)而影響其滲流場;同時,巖體體變將改變滲流場的分布,反過來又引起孔隙水壓力分布的變化,從而影響應(yīng)力場,這種相互影響即為滲流場與應(yīng)力場的耦合作用。建立巖體滲透性與應(yīng)力場的函數(shù)關(guān)系,便建立了裂隙巖體滲流場與應(yīng)力場耦合關(guān)系。本文在充分認(rèn)識國內(nèi)外巖體滲流-應(yīng)力耦合研究發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,基于鉆井工程中井壁巖體滲流場及應(yīng)力場受鉆井液作用影

2、響的工程背景,對鉆井液作用下井壁巖體滲流-應(yīng)力耦合作用進(jìn)行研究。采用有限元方法,運(yùn)用雙場迭代法進(jìn)行井壁巖體滲流-應(yīng)力耦合分析。研究成果主要有以下幾個方面:
　　1.無裂隙巖體滲流-應(yīng)力耦合模型。根據(jù)滲流力學(xué)、彈塑性力學(xué)及巖土力學(xué)等理論,建立無裂隙情況下,巖體滲流-應(yīng)力耦合的控制方程,耦合效應(yīng)采用有效應(yīng)力原理進(jìn)行分析,并給出了定解條件。
　　2.單裂隙巖體的滲流-應(yīng)力耦合模型與算例驗證。描述裂隙巖體的滲透性,研究單裂隙巖體滲透

3、性及力學(xué)變形機(jī)制,建立其滲流-應(yīng)力耦合模型。基于有限元軟件,分析土石壩滲流-應(yīng)力耦合作用,其耦合方程選取滲透系數(shù)與正應(yīng)力的負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系式,對有裂縫與無裂縫條件下的土石壩滲流-應(yīng)力耦合進(jìn)行數(shù)值分析。
　　3.鉆井液作用下井壁巖體滲流-應(yīng)力耦合模型與實例分析?；诰谑芰η闆r分析,建立鉆井液液柱壓力存在時,井壁巖體的應(yīng)力場理論模型,導(dǎo)出井壁巖體滲流-應(yīng)力耦合數(shù)學(xué)模型?；贕HX-106井工程實例,提取數(shù)值計算的滲流系數(shù)與材料參數(shù)等;