鉆機(jī)振動(dòng)作用下黃土邊坡失穩(wěn)機(jī)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(jìn)過程中發(fā)生的滑坡，損失巨大。后續(xù)的調(diào)查和分析認(rèn)為，油井鉆進(jìn)過程中的長時(shí)間振動(dòng)作用引起的非飽和砂黃土的松動(dòng)及飽和黃土“動(dòng)力蠕變液化”，是這些滑坡發(fā)生的主要原因。為了揭示鉆機(jī)振動(dòng)作用下的砂黃土動(dòng)力特性及滑坡成因機(jī)理，首先進(jìn)行鉆井施工振動(dòng)參數(shù)及邊坡動(dòng)力響應(yīng)的分析，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行振動(dòng)荷載作用下黃土動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)，獲得其動(dòng)力特性并建立符合該特征的動(dòng)力本構(gòu)關(guān)系；同時(shí)利用FLAC3D軟件，建立考

2、慮鉆井施工對黃土邊坡影響的計(jì)算模型，對調(diào)查得到的典型鉆井振動(dòng)誘發(fā)的黃土滑坡進(jìn)行模擬計(jì)算，并開展邊坡動(dòng)力響應(yīng)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(dòng)力學(xué)研究，揭示工程振動(dòng)作用下的黃土滑坡規(guī)律具有較好的科學(xué)價(jià)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(fēng)險(xiǎn)控制提供科學(xué)的依據(jù)。
　　本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1、對油田鉆機(jī)振動(dòng)作用下黃土邊坡失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并對陜北油井工區(qū)黃土滑坡的特性進(jìn)行了總

3、結(jié)。認(rèn)為油田鉆機(jī)振動(dòng)也是促發(fā)油井工區(qū)黃土滑坡的一個(gè)重要因素，以在“長持時(shí)、中高頻”的鉆機(jī)底座的振動(dòng)作用下坡體產(chǎn)生位移和孔壓上升以及振動(dòng)液化作為其最主要的表現(xiàn)形式。
　　2、用原狀黃土進(jìn)行動(dòng)三軸試驗(yàn)，對試樣施加不同圍壓和不同頻率的動(dòng)荷載，研究在不同頻率的鉆機(jī)振動(dòng)作用下不同深度黃土的動(dòng)強(qiáng)度和動(dòng)應(yīng)變的變化規(guī)律。研究表明，研究區(qū)黃土在一定的動(dòng)應(yīng)力條件下，其動(dòng)強(qiáng)度和動(dòng)應(yīng)變隨著固結(jié)應(yīng)力和振動(dòng)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(jìn)行數(shù)值模擬，研究了油田鉆機(jī)振動(dòng)作用下黃土邊坡失穩(wěn)機(jī)理。在鉆機(jī)振動(dòng)作用下邊坡動(dòng)力響應(yīng)隨土體深度與鉆機(jī)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(dòng)時(shí)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(dòng)力蠕變液化”的問題。
　　4、總結(jié)鉆機(jī)振動(dòng)作用下黃土邊坡的失穩(wěn)機(jī)理如下：在鉆機(jī)振動(dòng)作用下，造成了非飽和黃土結(jié)構(gòu)的損傷，隨著振動(dòng)次數(shù)的加大，非飽和黃土的強(qiáng)度逐漸降低；與此同時(shí)，飽和黃土區(qū)主要是孔隙水壓