高地下水复杂地层盾构隧洞围岩渗透系数及外水荷载的反演分析

引汉济渭二期工程南干线神禾塬隧洞、少陵塬隧洞、白鹿塬隧洞位于高地下水复杂地层中，隧洞开挖后围岩渗流场将发生重分布，因此，准确反演围岩渗透系数和计算衬砌外水荷载是隧洞衬砌结构设计与分析的基础。为此，采用ＡＢＡＱＵＳ对引汉济渭二期工程南干线典型隧洞开挖后围岩的渗流场分布规律进行了反演分析。结果表明:隧洞开挖后洞周5ｍ范围内孔隙水压力的重分布较为明显；当神禾塬隧洞、少陵塬隧洞、白鹿塬隧洞围岩的渗透系数分别为3．0×10－7ｍ／ｓ、4．0×10－7ｍ／ｓ、4．0×10－8ｍ／ｓ时，所得开挖后渗流量与地勘报告提供的涌水量最为接近；作用于神禾塬隧洞、少陵塬隧洞、白鹿塬隧洞衬砌的外水荷载分别为0．071ＭＰａ、0．081ＭＰａ、0．252ＭＰａ。本文研究成果可为引汉济渭二期工程输水隧洞及类似工程的衬砌结构设计提供理论依据。     

饱和块状混合回填土地基的一维固结分析

用块状渣土置换软弱地基和回填低洼谷地等是处置工程渣土的有效途径。为了分析饱和块状混合回填土地基的固结性状，运用混合物理论建立了其一维固结模型。首先，假定块状土固相和充填土固相之间满足等应变条件，获得了饱和块状混合回填土中各相应变与块状土孔隙变形和充填土孔隙变形的关系式。其次，在小应变条件下，根据自由能势函数方程建立了饱和块状混合回填土的一维线弹性本构方程，再结合达西定律和应力平衡方程获得了一维固结控制方程。再次，利用分离变量法得到一维固结解析解，通过退化本文模型与已有模型进行对比，验证了本文模型的正确性。最后，基于所得解析解，分析了充填土孔隙渗透系数、块状土孔隙渗透系数以及流体交换参数等因素对饱和块状混合回填土地基固结性状的影响。分析结果表明：充填土孔隙渗透系数对饱和块状混合回填土地基整体固结性状起主导作用；在固结初期，块状土超孔压会有一定程度的上升，且3个参数具有相似的作用机理。     

循环荷载下染色标定砂土内部侵蚀试验研究

内部侵蚀是造成堤防、大坝、路基等诸多结构失稳的主要原因之一。现有对土体内部侵蚀特性的研究大多基于静态加载,且无法定量描述细颗粒迁移的相关规律。为此,采用自主研发的土体渗透试验装置,对2组不同级配的染色标定砂土开展循环荷载作用下的内部侵蚀试验,探究循环荷载下砂土内部侵蚀过程中的水力响应机制,并定量描述流失颗粒的粒径组成及成分来源。试验结果表明:循环荷载–水头作用下,在现有土体稳定性判别方法中表现为稳定土体的试样A仍发生了一定质量的颗粒流失,之后又会达到新的平衡状态;而表现为不稳定土体的试样B则会发生持续且显著的颗粒流失,渗透系数显著增加。随着外部水头的提升,流失颗粒平均粒径逐渐增大、且流失颗粒所来源于土层逐渐加深。循环荷载–水头作用下,砂土试样间产生上下波动的孔隙水压力,在各层位间形成振荡的水力梯度,从而影响土体内部稳定性。研究结果加深了对内部侵蚀特性的认识,为完善相关病害的发展机制研究提供理论与试验支撑。     

孔隙水压力对抗滑桩加固边坡稳定性影响分析

抗滑桩具有施工方便和加固效果能力优良等优点,在边坡治理中应用最多.当采用抗滑桩来加固边坡时,在工程实际中普遍根据极限平衡法对边坡的稳定性进行分析,该方法得到的结果仅是近似解,因此,本文采用极限分析上限方法同抗剪强度折减技术相结合,研究了在孔隙水压力下边坡采用抗滑桩加固时的极限平衡状态方程,并对抗滑桩桩侧有效土压力进行了求解,将孔隙水压力视为外力荷载做功,通过虚功方程来体现.并以工程实例为基础,对边坡进行变动参数计算与对比分析,验证了该方法的合理性.     

聚驱控制程度在聚驱方案编制中的应用

克拉玛依油田七东1区克下组砾岩油藏孔隙结构复杂、非均质性严重,目前已普遍处于高含水、高递减,低速、低效的开发阶段,面临着迫切提高采收率的问题。聚合物驱技术正在成为此类油藏提高油田开发水平的重要技术支撑。借助精细三维地质模型细化到单位网格计算聚驱程度,既综合考虑平面连通状况又量化了聚合物驱油层的主要特征;结合岩心实验及相关经验公式,将渗透率进行分级处理,建立了精细三维地质模型;在此基础上,以渗透率为滤波条件,并充分考虑聚合物驱不到的中低渗透层区域影响,利用精细模型网格提取油层孔隙体积及总体积,获得聚驱控制程度。结果表明,利用三维效果表征不同渗透率级别下井网对油层的控制程度,有利于指导聚驱综合调整方案优化,改善砾岩油藏聚驱开发效果。     

致密砂岩油气储层的高分辨率三维结构和孔隙模型构建方法

高精度孔隙分辨率和孔隙成像是揭示油气微观运移、聚集机理的基础,尤其是对于储集空间处于微纳米量级的非常规储层。高精度孔隙三维结构的构建,有利于促进致密气藏勘探开发新技术的发展。目前,有很多方法可以用来描述砂岩的孔隙,然而,由于分辨率和样品制备的限制,在致密砂岩气藏中,1um以下尺度的孔隙空间成像仍然存在困难。本文通过氩离子抛光-高分辨率扫描电镜采集图像制备出光滑、无损伤、真2D表面的高分辨率三维结构和孔隙模型方法。     

阜康矿区气煤孔隙结构特征研究

为了研究阜康矿区瓦斯的储存情况与抽采可行性,采用压汞法和低温液氮吸附法对比分析不同条件下煤的孔隙结构参数及其分布特征。分析结果表明,煤样中大孔和微孔占比较大,孔径较大的孔隙由两端开口的圆筒形孔及四边开放的平行板孔组成,开放性好,有利于瓦斯抽采利用;气煤煤样总孔容大于高变质程度煤样,孔隙结构有利于瓦斯赋存和放散;气煤孔隙的比表面积虽然小于高变质程度煤样,但其孔隙结构中小孔的比表面积占比较大,小孔为瓦斯吸附提供了较大空间,所以阜康矿区气煤也具有一定的瓦斯吸附能力,煤层瓦斯可以抽采利用。