鉆機振動作用下黃土邊坡失穩(wěn)機理研究.pdf

1、近幾年來，陜北油田砂黃土工區(qū)陸續(xù)出現(xiàn)了數(shù)起在油井鉆進過程中發(fā)生的滑坡，損失巨大。后續(xù)的調(diào)查和分析認為，油井鉆進過程中的長時間振動作用引起的非飽和砂黃土的松動及飽和黃土“動力蠕變液化”，是這些滑坡發(fā)生的主要原因。為了揭示鉆機振動作用下的砂黃土動力特性及滑坡成因機理，首先進行鉆井施工振動參數(shù)及邊坡動力響應的分析，然后在此基礎上進行振動荷載作用下黃土動力學特性試驗，獲得其動力特性并建立符合該特征的動力本構關系；同時利用FLAC3D軟件，建立考

2、慮鉆井施工對黃土邊坡影響的計算模型，對調(diào)查得到的典型鉆井振動誘發(fā)的黃土滑坡進行模擬計算，并開展邊坡動力響應的影響因素及參數(shù)敏感性的研究。研究成果對于完善黃土動力學研究，揭示工程振動作用下的黃土滑坡規(guī)律具有較好的科學價值和研究意義，并可為陜北油田黃土工區(qū)油井施工中的滑坡風險控制提供科學的依據(jù)。
　　本文的主要研究內(nèi)容及結論如下：
　　1、對油田鉆機振動作用下黃土邊坡失穩(wěn)機理進行了深入研究，并對陜北油井工區(qū)黃土滑坡的特性進行了總

3、結。認為油田鉆機振動也是促發(fā)油井工區(qū)黃土滑坡的一個重要因素，以在“長持時、中高頻”的鉆機底座的振動作用下坡體產(chǎn)生位移和孔壓上升以及振動液化作為其最主要的表現(xiàn)形式。
　　2、用原狀黃土進行動三軸試驗，對試樣施加不同圍壓和不同頻率的動荷載，研究在不同頻率的鉆機振動作用下不同深度黃土的動強度和動應變的變化規(guī)律。研究表明，研究區(qū)黃土在一定的動應力條件下，其動強度和動應變隨著固結應力和振動頻率的變化，呈現(xiàn)一定的規(guī)律性變化。
　　3、利

4、用有限差分軟件 FLAC3D進行數(shù)值模擬，研究了油田鉆機振動作用下黃土邊坡失穩(wěn)機理。在鉆機振動作用下邊坡動力響應隨土體深度與鉆機的相對位置呈現(xiàn)一定規(guī)律變化；飽和馬蘭黃土隨著振動時間的增加，孔隙水壓力明顯的增加，但證明工區(qū)黃土并不存在“動力蠕變液化”的問題。
　　4、總結鉆機振動作用下黃土邊坡的失穩(wěn)機理如下：在鉆機振動作用下，造成了非飽和黃土結構的損傷，隨著振動次數(shù)的加大，非飽和黃土的強度逐漸降低；與此同時，飽和黃土區(qū)主要是孔隙水壓