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专利号: 2024105015897
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种立井地层荷载获取方法,其特征在于,包括如下步骤:在立井井壁沿立井深度方向交错设置多个应力测点;

在每个所述应力测点处布设竖向应变片及环向应变片,在所述竖向应变片两端外侧分别开设环形凹槽,在所述环向应变片两端外侧分别开设竖向凹槽;

通过所述环形凹槽释放应力测点的环向应变,并通过环向应变片获取环向释放应变值;通过竖向凹槽释放应力测点的竖向应变,并通过竖向应变片获取轴向释放应变值;

根据所述环向释放应变值及轴向释放应变值计算每个应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力;

根据每个应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力获得井壁附加力与侧向土压力沿井筒深度的分布规律,通过所述分布规律获取立井地层载荷;

其中,根据所述环向释放应变值及轴向释放应变值计算每个应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力,包括如下步骤:根据实测得到的井壁内缘处的环向释放应变值及轴向释放应变值,以及广义胡克定律弹性物理方程解算出井壁内缘原位竖向应力与环向应力;

根据井壁内缘原位竖向应力与环向应力及井壁竖向内力沿横截面的分布规律计算每个应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力;

每个所述应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力分别为:

2 2

fz=π(b‑a)(γz+σz)

式中,γ为井壁钢筋混凝土的重度,z为测量点位处的深度,a、b分别为井壁的内缘半径与外缘半径,σz、σθ分别为由实测应变解算出的井壁内缘原位竖向应力与环向应力;

所述井壁内缘原位竖向应力与环向应力的计算公式分别为:

式中,εz、εθ分别为实测的轴向释放应变值与环向释放应变值,E、μ分别为应力测点位置井壁混凝土的弹性模量与泊松比,σz、σθ分别为由实测应变解算出的井壁内缘原位竖向应力与环向应力;

井壁附加力与侧向土压力沿井筒深度的分布规律分别为:

i+1 i

式中,z 、z 分别为第i层土的顶、底埋深, 分别为第i层土的顶、底位置之上的总附加力, 分别为第i层土的顶、底位置之上的侧向土压力,γ为井壁钢筋混凝土的重度,a、b分别为井壁的内缘半径与外缘半径。

2.根据权利要求1所述的立井地层荷载获取方法,其特征在于,所述竖向应变片及环向应变片的长度均为60‑80mm,所述环向应变片两端与两侧的竖向凹槽内缘的距离为10~

15mm;所述竖向应变片两端与外侧对应的环形凹槽内缘的距离为10~15mm。

3.根据权利要求1所述的立井地层荷载获取方法,其特征在于,所述环形凹槽的槽长与竖向凹槽的槽高均为105~110mm,所述环形凹槽与竖向凹槽的槽深均为26~30mm,所述环形凹槽及竖向凹槽的槽宽均为3mm。

4.一种立井地层荷载获取装置,其特征在于,包括:

应力测点布设模块,用于在立井井壁沿立井深度方向交错设置多个应力测点;

应变片布设模块,用于在每个所述应力测点处布设竖向应变片及环向应变片,在所述竖向应变片两端外侧分别开设环形凹槽,在所述环向应变片两端外侧分别开设竖向凹槽;

应变值获取模块,用于通过所述环形凹槽释放应力测点的环向应变,并通过环向应变片获取环向释放应变值;通过竖向凹槽释放应力测点的竖向应变,并通过竖向应变片获取轴向释放应变值;

总附加力及侧向土压力获取模块,用于根据所述环向释放应变值及轴向释放应变值计算每个应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力;

应力分布规律获取模块,用于根据每个应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力获得井壁附加力与侧向土压力沿井筒深度的分布规律,通过所述分布规律获取立井地层载荷;

其中,总附加力及侧向土压力获取模块的根据所述环向释放应变值及轴向释放应变值计算每个应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力,具体为:根据实测得到的井壁内缘处的环向释放应变值及轴向释放应变值,以及广义胡克定律弹性物理方程解算出井壁内缘原位竖向应力与环向应力;

根据井壁内缘原位竖向应力与环向应力及井壁竖向内力沿横截面的分布规律计算每个应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力;

每个所述应力测点位置之上的总附加力及侧向土压力分别为:

2 2

fz=π(b‑a)(γz+σz)

式中,γ为井壁钢筋混凝土的重度,z为测量点位处的深度,a、b分别为井壁的内缘半径与外缘半径,σz、σθ分别为由实测应变解算出的井壁内缘原位竖向应力与环向应力;

所述井壁内缘原位竖向应力与环向应力的计算公式分别为:

式中,εz、εθ分别为实测的轴向释放应变值与环向释放应变值,E、μ分别为应力测点位置井壁混凝土的弹性模量与泊松比,σz、σθ分别为由实测应变解算出的井壁内缘原位竖向应力与环向应力;

所述应力分布规律获取模块的井壁附加力与侧向土压力沿井筒深度的分布规律分别为:i+1 i

式中,z 、z 分别为第i层土的顶、底埋深, 分别为第i层土的顶、底位置之上的总附加力, 分别为第i层土的顶、底位置之上的侧向土压力,γ为井壁钢筋混凝土的重度,a、b分别为井壁的内缘半径与外缘半径。

5.一种计算机设备,其特征在于,包括存储器和处理器;所述存储器存储有计算机程序,所述处理器用于运行所述存储器内的计算机程序,以执行权利要求1至3任一项所述的立井地层荷载获取方法。

6.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序适于处理器进行加载,以执行权利要求1至3任一项所述的立井地层荷载获取方法。