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水平定向钻梨形孔洞孔壁稳定性分析

水平定向钻，梨形截面，孔壁稳定性

在水平定向钻穿越施工过程中，扩孔器会发生下沉，形成梨形孔洞，易发生回拖困难、孔洞坍塌等问题。孔壁稳定性与孔周应力密切相关，而目前水平定向钻孔孔周应力的解析解多以圆形孔洞为对象，不适用于实际工程中形成的梨形孔洞。为有效的控制实际工程的孔壁稳定问题，通过将水平定向钻孔形成的孔洞视为弹性无限大板中的单孔问题，建立考虑初始地应力和泥浆压力的梨形孔孔壁力学模型，引入保角映射和柯西积分理论，再通过复变函数解法推导出梨形孔洞孔周应力公式，最后利用有限元法对具体工程中的孔周应力进行了计算和分析。结果显示，应力解析解和数值模拟解有较高的拟合性；尖角区应力陡增，出现应力集中现象，在成孔后应进行修孔来减少尖角区的存在。上述研究为水平定向钻孔的孔壁稳定性分析提供了有益的参考。