水平定向钻进孔壁稳定性和地面变形评价方法与应用PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 选题背景与研究意义 1

1.2 水平定向钻进施工地面变形研究现状 4

1.2.1 地面变形理论研究 4

1.2.2 地面变形数值模拟研究 5

1.2.3 地面变形试验研究 6

1.3 水平定向钻进孔壁稳定性研究现状 7

1.3.1 水平定向钻进最大注浆压力研究 7

1.3.2 水平定向钻进最小注浆压力研究 13

1.4 研究内容与技术路线 14

1.4.1 研究内容 14

1.4.2 技术路线 16

2 水平定向钻进施工引起土体变形的理论解 17

2.1 引言 17

2.2 预测水平定向钻进施工中土体变形的新方法 18

2.2.1 注浆压力作用下土体位移计算 18

2.2.2 自重应力引起的土体位移计算 20

2.3 数值模拟与理论方法对比 21

2.3.1 有限差分方法（FLAC3D）简介 21

2.3.2 数值模拟基本假设 21

2.3.3 模型边界条件 22

2.3.4 计算参数与模拟工况 22

2.3.5 数值模拟和理论计算结果对比 23

2.3.6 塑性区发展 26

2.4 水平定向钻进施工中土体位移计算新方法的应用 29

2.5 本章小结 30

3 最大允许注浆压力影响因素数值模拟研究 36

3.1 引言 36

3.2 数值模拟模型建立 37

3.2.1 数值模拟基本假设 37

3.2.2 模型边界条件 37

3.2.3 计算参数与模拟工况 38

3.2.4 数值计算过程 38

3.2.5 最大允许注浆压力判定方法 38

3.2.6 塑性区发展情况 39

3.3 最大允许注浆压力影响因素研究 40

3.3.1 土体弹性模量影响因素分析 40

3.3.2 土体重度影响因素分析 40

3.3.3 土体泊松比影响因素分析 42

3.3.4 土体内摩擦角影响因素分析 43

3.3.5 土体黏聚力影响因素分析 44

3.3.6 孔径影响因素分析 47

3.3.7 埋深影响因素分析 47

3.4 本章小结 49

4 考虑土体软化作用的最大允许注浆压力预测模型 50

4.1 引言 50

4.2 模型建立 51

4.2.1 基本假定 51

4.2.2 弹性平衡方程和边界条件 52

4.2.3 莫尔—库仑屈服条件 54

4.2.4 圆孔受到泥浆压力扩张后的半径 55

4.2.5 塑性区内的应力和位移 55

4.3 模型应用与对比 56

4.3.1 理论模型、数值模拟和试验结果对比分析 56

4.3.2 理论模型与数值模拟对比分析 57

4.4 本章小结 60

5 水平定向钻进现场试验研究 61

5.1 引言 61

5.2 影响孔壁稳定性的因素 62

5.3 试验方案设计 63

5.4 试验设备与仪器 64

5.4.1 水平定向钻机 64

5.4.2 泥浆压力监测系统 66

5.4.3 三维激光扫描仪 68

5.5 土体参数 69

5.6 试验过程 70

5.6.1 试验前准备工作 70

5.6.2 试验具体过程 72

5.6.3 试验后续工作 73

5.7 试验结果分析 73

5.7.1 试验一结果分析 73

5.7.2 试验二结果分析 76

5.7.3 试验三结果分析 78

5.7.4 试验四结果分析 80

5.8 试验结果与理论、数值计算结果对比 82

5.8.1 最大允许注浆压力试验结果与理论、数值计算结果对比 82

5.8.2 最大地面变形试验结果与理论、数值计算结果对比 84

5.9 本章小结 85

6 水平定向钻进施工中孔壁稳定性与地面变形评价标准与方法 87

6.1 引言 87

6.2 孔壁稳定性评价标准与方法 88

6.2.1 最大允许注浆压力计算方法和评价标准 88

6.2.2 最小注浆压力计算方法和评价标准 90

6.3 地面变形计算方法 91

6.4 孔壁稳定性与地面变形评价、控制方法和标准 92

6.5 应用实例 94

6.6 本章小结 95

7 结论与展望 96

7.1 主要结论 96

7.2 主要创新点 97

7.3 展望 98

参考文献 99

致谢 110