深厚沖積層凍結立井外層井壁結構模糊隨機可靠性研究.pdf

1、1998年以來，隨著我國煤炭淺部資源的開發(fā)殆盡，井筒深度不斷增加，我國中東部地區(qū)穿越450m深厚沖積層的凍結深立井增多，外層井壁在施工和運營過程中的安全事故時有發(fā)生，其穩(wěn)定可靠性問題已成為國內建井界關注的熱點之一。與淺立井相比，深凍結井筒穿過地層的水文條件與地質環(huán)境更加復雜，其凍土力學特性、凍結壁溫度與厚度、凍結壓力、井壁承載力等顯示出強烈的不確定性。論文將深厚沖積地層與凍結井筒視為模糊隨機力場，采用理論分析、實驗室試驗、數(shù)值模擬、現(xiàn)場

2、實測相結合的方法，深入研究深凍結立井外層井壁結構的可靠性，對提高井筒設計的科學性，確保施工與運行安全，具有重要的理論意義和應用價值。
　　通過深埋人工凍土的單軸抗壓和蠕變試驗，揭示溫度、應力等級對凍土蠕變的影響規(guī)律?；诖?，利用最優(yōu)解信息素模糊化系數(shù)改進傳統(tǒng)的蟻群算法，以期提高搜索效率，避免局部最優(yōu);采用模糊蟻群算法隨機反演常用蠕變模型的柔量參數(shù);結合精度和復雜度，建立雙指標綜合選優(yōu)目標函數(shù)，確定指標的模糊權重，最后評價出三種不同

3、應力條件下的深埋人工凍土最優(yōu)蠕變模型。
　　分析兩淮礦區(qū)深厚沖積層井壁凍結壓力現(xiàn)場監(jiān)測結果，將凍結壓力分布視為不均勻模糊隨機力場，引入變異系數(shù)表征其不均勻性;運用模糊隨機理論和實測數(shù)據(jù)，首次提出了黏土層和鈣質黏土層井壁凍結壓力的模糊隨機表達式，并得到工程實例驗證。
　　根據(jù)大量深厚沖積層鋼筋混凝土井壁模型極限承載力試驗結果，選擇混凝土抗壓強度、厚徑比、配筋率和極限承載力四項參數(shù)為評價指標，采用改進后的灰色關聯(lián)分析法對鋼筋混凝

4、土井壁結構進行模糊加權綜合選優(yōu)?；趦苫吹V區(qū)高強鋼筋混凝土井壁結構參數(shù)的樣本數(shù)據(jù)集，分析結構材料、幾何參數(shù)和計算模式的不確定分布情況，得到相應的模糊隨機分布規(guī)律;利用三角型隸屬函數(shù)形成模糊截集，建立高強鋼筋混凝土井壁極限承載力的模糊隨機模型，實例證明該模型更加真實有效。
　　結合深厚沖積層井壁凍結壓力和高強鋼筋混凝土井壁極限承載力模糊隨機分析，得到深厚沖積層高強鋼筋混凝土外層井壁的模糊隨機極限狀態(tài)方程，應用改進后的中心點法推導出外

5、層井壁結構模糊隨機可靠性的解析解，并提出各變量對模糊隨機可靠性的靈敏度區(qū)間模型。工程算例表明:模糊隨機可靠性以區(qū)間值表征井筒的可靠程度，較常規(guī)可靠性的定值表現(xiàn)方法更具合理性。
　　對鋼筋混凝土材料的本構關系和失效準則進行模糊隨機處理，給出井壁結構狀態(tài)的模糊隨機失效函數(shù)，設定輸入輸出模糊隨機變量，建立鋼筋混凝土外層井壁結構的模糊隨機有限元分析模型。利用ANSYS中的PDS模塊對實際工況進行外層井壁結構的可靠性數(shù)值計算，得到95％置信