岩土力学与工程方向学术文献2篇附带投稿期刊推荐

　　岩土力学与工程论文范文一：

　　1. 引言

　　近几年,随着城市开发建设的规模不断扩大,土地资源的稀缺与开发用地的矛盾也日益突出,地下空间的开发利用就显得特别重要。然而,地下空间的开发在工程建设方面所涉及的岩土工程问题是极其广泛的。对深基坑来说,其围护设计和施工、土方开挖、降水方案、环境监测等内容应当分别给予充分靠虑的,尤其是把这些因素作综合性考虑和整合,并使之系统化是至关重要的,这里姑且称之为深基坑工程系统。只有在全面、综合考虑了每个阶段的工况特点的前提下,并采取相应的技术手段,才能使基坑施工安全处于控制状态,使得地下空间的开发建设是安全、经济和适用的。

　　深基坑系统包括:基坑围护设计、围护结构施工、土方开挖、降水方案、环境及管线监测、处理预案等内容。下面就工程实例的应用作说明。

　　2. 工程概况

　　本工程位于浦东成山路和云台路交叉口东南角,建筑场地位于市区,主体结构主要由两幢18—20层的住宅和3层的商业裙楼组成,设置两层地下车库。

　　2.1地理环境概况

　　该项目基地南侧为多层住宅区,西侧、北侧均为市政道路。东侧相邻场地为多层住宅区,基坑开挖边线距用地界线13.0m,距多层住宅25.0m左右;南侧为相邻场地为多层住宅区,基坑开挖边线距用地界线约10.0～12.0m,距多层住宅16.0～20.0m左右;北侧为成山路,基坑开挖边线距用地界线10.0m;西侧为云台路,云台路西侧为多层住宅区,基坑开挖边线距云台路约为10.0m。基地地理位置如图1所示。

　　2.2周边管线情况

　　(1)成山路地下管线:

　　由近至远分别为配水(13.2m)、煤气1000(14.8m)、污水1800×2400(18.9m)、雨水(21.3m)、信息(42.6m)、污水(45.0m)、电力(51.5m)。

　　(2)云台路地下管线:

　　由近至远分别为:污水1000(16.7m)、雨水900(23.1m),配水300(31.4m)。

　　2.3工程地质概要

　　(1) 中国兵器工业北方勘察设计研究院提供的《恒大小区-成山路地块商品住宅岩土工程勘查报告》。

　　(2) 本场地地貌类型属滨海平原,场地地势较平坦,地面标高一般在4.20m～4.90m之间。

　　(3) 本基地地下水属潜水类型,其主要补给来源为大气降水和地表径流。地下水静止水位深度约为0.50～0.70m,设计计算时采用0.5m。场地地下水对混凝土一般无腐蚀性。

　　(4) 拟建场地第①层杂填土,成份复杂,主要由混凝土、碎砖、石子与粘性土混杂,由于场地浅层土层成份复杂,基坑工程正式施工前,应对场地内的障碍物作进一步查明并给予清除以确保围护体和坑内加固等正常施工。

　　(5) 拟建场地东部分布有暗浜,基坑开挖时应引起重视且采取有效的措施确保工程施工的安全以及围护桩的施工质量。

　　(6) 第③2层灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土,砂性重、渗透性强,基坑开挖时极易产生管涌、流砂等不良地质现象,并影响围护体施工质量,施工中应采取相应的防范措施,尤其要做好隔水、止水措施保证基坑的安全施工与使用。

　　(7) 场地下第⑦粉细砂层为上海第一承压含水层,埋深约为47米左右,根据勘察报告,其水位标高约为-5.0m,透水层顶面距基坑底部深度约达到37米,根据上海市相关规范进行初步估算,本基坑开挖至基底标高位置,不存在由于承压水层上覆土层厚度不足而导致管涌的产生。

　　(8) 场地的工程地质条件及基坑围护设计参数如下表所示。

　　2.4结构概况

　　(1) 主体结构主要由两幢18～20层的住宅和3层的商业楼组成。

　　(2) 主体结构设置二层地下车库,采用桩筏基础,主楼桩基采用预制管桩,裙楼采用预制方桩。

　　(3) 基坑面积: 基坑形状呈狭长的手枪状,基坑可划分为A、B(A区和B区合称地下车库基坑)及C(C区为车道基坑)三个区域,基坑分区见图1,其中A区基坑面积约为5000m2,B区基坑面积约10300m2,C区基坑面积约为570m2,基坑总面积约16000m2。

　　(4) 基坑开挖深度:本工程±0.000=+5.100,自然地面绝对标高约+4.800(相对标高-0.300),基础底板面相对标高为-10.100(A区西侧主楼基础底板面标高为-11.100),主楼基础底板厚度为1200mm,裙楼基础底板厚度为900mm,考虑基底设置100毫米厚度垫层,A区主楼区开挖深度为12.1m和11.1m,裙楼区开挖深度为10.8m,B区主楼区开挖深度为11.1m,裙楼区开挖深度为10.8m,C区基坑开挖深度为6.45m。基坑分区平面布置如图2所示。

　　3. 围护设计方案

　　3.1总体方案

　　本工程周边建筑物、地下管线众多,保护要求较高;地下车库基坑工程面积大,约为15300m2,基坑开挖深度较深,主楼区域约为12.1m,裙楼区域约为10.8m,属于深大基坑工程,施工难度较高,因此必须选择一种确保安全、有成熟设计与施工经验的基坑围护方案。本着基坑工程“安全、合理、经济、可行”的原则,经探讨和比较,确定如下基坑围护设计方案:

　　综合考虑本工程周边环境、道路管线分布、基坑面积及形状、基坑开挖深度等因素,基坑围护体采用钻孔灌注桩结合外侧设置双排双轴水泥土搅拌桩止水帷幕,基坑竖向设置两道水平支撑系统,基坑采用顺作法施工。

　　3.1.1支撑分区

　　根据基坑的平面形状,并考虑到工期要求较高的因素,将地下车库基坑划分为A区、B区和C区三个区域。C区为车道,在A区、B区地下结构完成后施工,可以和A区、B区分开考虑,如图3所示。而A区和B区支撑系统相互独立,均能自成系统,A区采用钢支撑系统,B区采用混凝土支撑系统,分区支撑的不同选型原因见下文分析。基坑开挖时A区和B区可同时设置支撑以及开挖施工,也可根据施工工期要求,在围护体封闭的前提下,可提前施工A区第一道支撑,在B区砼支撑施工以及养护期间,可交叉进行A区基坑第一批土方的开挖,A区架设第二道钢支撑期间可进行B区基坑第一批土方的开挖,其后在B区砼支撑施工以及养护过程中可进行A区第二批土方的开挖,如此循环反复,通过基坑的分区施工以及合理的施工流程安排,可大大加快基坑施工进度。

　　A区和B区基坑分先后进行支撑和挖土,固然可较大幅度的加快基坑工程的施工工期,但由于基坑形状的因素,支撑系统受力方面存在不利的因素,如在A区支撑系统形成、B区支撑系统尚未形成之前,由于A区采用角撑+对撑的支撑型式,A区基坑开挖时将存在开口基坑面临的普遍问题,即如何采取措施去平衡西面角撑通过第一道压顶圈梁,或第二道钢围檩向东面传递的水平力?本方案考虑采取如下设计对策给予解决:

　　1)第一道支撑系统:北侧的压顶圈梁A和B区东西方向贯通,可平衡西侧角撑传递过来的水平力,南侧由于A区和B区分界位置存在阳角,为解决该位置水平力传递,方案中针对阳角位置坑内设置了角撑,坑外设置了拉杆。

　　2)第二道支撑系统:在A区型钢围檩与围护桩之间设置有效的抗剪件,通过抗剪件提供的抗力去平衡西面角撑传递的水平力。

　　3.1.2围护体的选型

　　通过多种围护体型式的经济、技术比较,最终确定基坑围护体采用钻孔灌注桩,钢筋混凝土钻孔灌注桩施工工艺成熟,施工时对周围环境影响小。钻孔灌注桩桩径根据相应区域基坑的开挖深度,以及基坑开挖阶段水平位移的控制要求等因素进行计算确定,本工程裙楼普遍区域采用Ф850@1050钻孔灌注桩,主楼区域采用Ф950@1150的钻孔灌注桩,钻孔灌注桩围护体外侧设置Ф700@500双头水泥土搅拌桩止水帷幕。C区深度较浅,且在车库地下主体结构完工后施工,可以采用小企口钢板桩围护,具有打拔快、代价小、自止水的优点,考虑到对周围环境的保护,在钢板桩外围加设单排水泥土搅拌桩作为止水帷幕,

　　岩土力学与工程论文范文二：

　　油井出砂，易形成油层砂埋或油管砂堵使油井停产;使地下及地面设备严重磨蚀、砂卡;出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管致使油井报废。因此，防砂是一项十分重要的工作。一般对于疏松砂岩油藏，引起油井出砂的主要因素有两个，即地质条件和开采因素。 砂岩油层的地质条件，主要包括油层的应力状态、岩石的胶结状态以及渗透率等;而开采因素则是人为可控的因素，在油藏开发过程中，固井质量差、射孔方案的制定或者油井工作制度选择得不合理以及频繁而又低质量地修井作业都可能引起油气井出砂。

　　以中国某油田为例，该油田油藏平均埋深深达5700m左右，油层温度140℃，初期地层压力62MPa。油藏储层为河砂岩，为属具层状特征的块状底水油藏。开发初期，因对其层状特征认识不足，采用底部注水补充油藏能量但并未及时得到补充，致使自喷生产期未达到设计指标，于是很快就转入机采生产。 油田产量回升，但随之含水上升速度加快，油层出砂加剧。 油田生产已到了难以维持的地步。 由此可见，合理的开采制度对于易出砂区块的开发生产具有十分重要的意义。

　　在油井的生产过程中，流体渗流而产生的对油层岩石，特别是近井地带岩石的冲刷拖曳是油层出砂的重要原因。 对于一口已完成固井射孔的井来说，生产压差越大，流体渗流速度越高，井壁附近流体对岩石的冲刷力就越大，从而使油层出砂的可能性增加。因此，制定合理稳定的排采制度能够有效地预防减少出砂的风险。

　　1 油井出砂预测模型

　　出砂预测技术主要是建立在岩石力学和渗流力学相结合的基础上，一般认为，岩石的出砂主要是由于岩石发生塑性变形后，砂体脱落流出并带入井筒。 假设地层最大原地剪应力由抗剪强度决定的，在假设地层处于剪切破坏临界状态基础上给出了地应力的计算模式;它不仅考虑了中间主应力的影响，还考虑了静水压力的作用，在国内外岩土力学与工程的数值计算分析中广泛应用。

　　目前国内的出砂预测技术发展很快，对射孔完井预测模型来说，在假设射孔沿最大水平地应力和最小水平地应力两个方向的前提下，通过对射孔孔壁地应力分布的研究，建立了油井出砂预测模型，以井眼围岩应力场对射孔孔道稳定性的影响为基础，考虑变温应力和流体对岩石拖曳力的影响，建立一种动态射孔完井出砂预测模型，并在文献中论证了考虑井壁附近井液拖曳力对井壁稳定性的影响的模型比常规模型更准确。

　　2 基于防砂的采油方案优化设计方法

　　当已知油井有出砂的可能时，制定合理的采油设计方案主要从两方面考虑。 首先，建立一套合理稳定的排采制度可以减少因更换工作制度而对射孔段造成冲击，因为开始生产以及停产时突然建立压差将会对地层造成比正常生产严重得多的冲击;其次，当油井有出砂的可能时，应该适量减小产量，而不能一味地追求高产而造成井下出砂。综上所述，考虑预防出砂的有杆抽油系统设计方法可按如下步骤进行：

　　(1)绘制IPR曲线1;

　　(2)根据出砂预测模型计算出砂指数-井底流压关系曲线2;

　　(3)由1与2确定该井的临界井底流压P;

　　(4)以某一略小于P的井底流压为起始点，查找曲线1上对应的产量作为指定产量Q，应用多相管流公式计算井筒中的压力分布，直到压力低于保证最低沉没度的压力为止;

　　(5)计算沿井筒流体的充满系数分布，绘制曲线3;

　　(6)由3选定充满系数及泵吸入口压力，确定出下泵深度;

　　(7)初设抽油杆直井从井口回压向下进行杆管环空多相流计算，确定杆柱载荷;

　　(8)给定泵径和初定泵效，确定冲程和冲次：

　　(9)进行杆柱设计。

　　图1中曲线1为IPR曲线，曲线2为出砂指数+井底流压关系曲线，曲线3为井筒压降分布曲线，曲线4为延井筒分布的曲线，图中阴影部分为易出砂区，在设计时应避免使用该区域的产量作为设计的目标产量。

　　3 结论与认识

　　(1)对于易出砂油田而言，基于防砂预测技术进行采油方案设计是系统防砂工作的重要组成部分。

　　(2)以井眼围岩应力场对射孔孔道稳定性的影响为基础，考虑变温应力和流体对岩石拖曳力的影响建立的动态射孔完井出砂预测模型是一种较准确的出砂预测模型，用于判断地层是否出砂有较高的准确性。

　　(3)在做易出砂井的优化设计方案时，不能单凭该井产能来设定目标产量，除此之外，还应该根据产能与出砂可能性的关系，适量地减小目标产量，从而达到防砂的目的。 需要补充的一点是，在进行出砂预测时，必须考虑到有杆泵是半程出油，因此预测模型中当量产量为实际产量的两倍的问题。

　　推荐岩土力学于工程方向论文投稿期刊：力学与实践

　　主办单位：中国力学学会;中国科学院力学研究所

　　出版周期：双月

　　ISSN：1000-0879

　　CN：11-2064/O3

　　期刊是一本在力学领域具有广泛影响力的综合性学术期刊，处于基础力学研究与工程实践应用的结合点。促进力学学科的发展，加强力学与工程实践的联系。一方面传播力学基础理论知识，另一方面展示力学在工程实际中的应用成果，推动力学科技成果转化。

　　《力学与实践》是传播和报道与力学相关的前沿领域、工程应用、教学经验和科学知识的综合性学术刊物。它始终坚持科学性、实践性、知识性、可读性、时效性的办刊宗旨，力求贴近公众，贴近现代生活。它以工程技术人员、科研人员和院校师生为对象，帮助他们丰富力学知识，开阔视野，活跃学术思想，促进力学学科的发展，为国民经济建设服务。刊登的文章力争做到文字简炼，深入浅出，形式多样，生动活泼。