复杂地质条件下砂岩渗透机理及模型探讨

为分析研究砂岩渗透性受各项地质因素影响的相互关系,对不同泥质含量和孔隙率的砂岩进行了不同应力环境下的三轴渗透试验。试验结果表明:渗透率随着应力加载全过程呈先减小后增大的趋势;体积变形扩容点与渗透率的突变点相对应,能准确反映渗透性的变化态势;偏应力、泥质含量及孔隙率一定时,渗透率随围压的增大呈负指数型减小;同等应力环境下,渗透率随孔隙率与泥质含量比值的增大呈指数型增加。通过分析探讨,建立了渗透性与围压、孔隙率、泥质含量相关的渗透经验模型以及随体积应变变化的扩展经验模型,该模型能够较为准确地反映复杂地质环境下砂岩渗透性的变化趋势。     

砂岩渗透作用下声发射及分形特征研究

地下围岩经常处于渗透场-应力场的耦合作用中,为分析在相同渗透压、不同围压下砂岩的变形特性、渗透特性、声发射特征及基于声发射空间分布的分形维数特征,对取自某在建工程的砂岩进行了三轴渗透及声发射试验。研究结果表明:砂岩的抗压强度及变形能力随着围压的升高而增大;渗透率在不同围压下有着相似的演变特征,均是随着应变增大而先减小后增大,并随着围压的升高逐渐减小;声发射的演化过程反映了渗透率大小的变化趋势,渗透率随着渗透试验过程呈阶段性变化,围压越大,声发射现象越滞后;基于柱状分形理论,得到砂岩的分形维数随着试验进行逐渐减小,表明砂岩经历了一个从无序到有序的损伤演化过程,围压越大,对应的分形维数越小。研究结果有助于认识和理解砂岩渗透性的变化机制。     

小导管注浆技术在小断面隧洞涌水治理中的应用

山西省中部引黄工程22#施工支洞在富水段施工中突发涌水,采用小导管注浆技术建立良好的止浆体系,注浆止水效果较好,改善了围岩的完整性,确保了工程顺利进行。该文对此进行总结,供相似工程参考。     

乐昌峡水利枢纽工程拦河坝固结灌浆效果第三方检测分析与评价

通过对检测结果进行分析,注浆区注浆后的透水率明显低于注浆前的透水率,灌浆后的检查孔透水率低于1．000Lu;注浆区注浆后的岩石波速明显高于注浆前的岩石波速,灌浆后的检查孔岩石波速基本都超过3500m／s。压水试验和声波测岩石波速检测固结灌浆效果的规律基本一致,可以互补表征固结灌浆后岩石的整体性。     

引水隧洞三维渗流场分析研究

根据工程水文地质条件,建立引水隧洞渗流有限元计算模型。确定数值模拟边界条件,结合区域内的抽水和压水试验数据,采用反演分析算法计算初始渗流场,分析了引水隧洞开挖前后各区域段的初始渗流场分布规律并进行初步分析。     

中-细粒长石石英砂岩低渗储层在围压循环增减条件下渗透率变化规律的试验研究

二氧化碳(CO_2)地质储存灌注过程大都具有间断性、多期次注入的特点。多期次注入造成储层应力反复积累和消散,储层水平方向的有效应力也将呈现反复加载和卸载效应。通过实验,分析了两个岩石学特征相似的岩心样品在围压循环加、卸载并考虑注入间断期应力消散条件下岩石的渗透率变化规律。试验结果表明,在多次围压加、卸载刺激下渗透率显著下降,降幅可达到20%~40%;间断期应力消散对渗透率的影响很大,实际的注入工程数值模拟计算中应给予充分重视;渗透率变幅在高围压区小,在低围压区域大;根据实验数据构建了黏土矿物含量在10%左右的中-细粒长石石英砂岩低渗储层在多期次围压加、卸载过程的渗透率量化方程,为CO_2地质储存工程多期次注入同类型储层储存潜力评价和CO_2储层监测数据解释提供了理论依据     

变质砂岩地质条件下的帷幕灌浆试验研究

针对三河口水利枢纽大坝特有的变质砂岩地质条件,开展帷幕灌浆试验,验证了坝基帷幕灌浆施工满足设计防渗的要求,并分析了工程地质条件、试验方案及实施效果。试验结果表明:试验区透水率和平均单位注灰量、各序孔压水透水率、单位注灰量均存在明显递减趋势;抬动观测孔与质量检查孔在试验过程中始终满足帷幕灌浆试验设计标准;声波测试孔灌后波速平均提高了10.68%。此次帷幕灌浆试验效果良好,确定了适应本工程变质砂岩地质条件下的帷幕灌浆钻灌参数,也为类似工程提供了参考依据。     

富水强蚀变岩洞段注浆模拟试验及应用研究

针对某深埋隧洞工程富水强蚀变岩ＴＢＭ洞段存在的塌方、挤压大变形和流沙等问题,通过选取强蚀变岩为试验材料进行注浆模拟试验,研究了浆液在围岩中的扩散范围和固结强度特征,以及注浆方位对注浆效果的影响。研究结果表明:强蚀变岩块状渣体含量越高,浆液扩散越容易,围岩固结效果越好;距离注浆管越近处的围岩固结性能越好,灌浆材料发泡倍数越低,围岩固结强度越高;不论何种注浆方位,侧面取样强度要高于顶面取样强度。在此基础上,结合现场情况对富水强蚀变岩ＴＢＭ洞段护盾部位和掌子面部位的注浆参数及支护设计进行了优化,达到了预期的止水和围岩加固效果。     

基于土体ε-p曲线模型的压密注浆影响半径研究

根据压密注浆过程中注浆体周围土体的非线性压缩特性建立ε-p曲线模型,该曲线模型的参数可以通过常规试验确定。基于压密注浆的圆柱形孔扩张模型,建立考虑土体非线性压缩特性的压密注浆影响半径理论公式,压密注浆的影响半径与土体本身的压缩特性、注浆压力、注浆量、注浆深度相关。开展压密注浆现场试验,建立描述该试验场地土体的ε-p曲线模型,记录压密注浆现场施工参数,并对该试验场地压密注浆理论影响半径进行计算,最后通过对在压密注浆孔不同距离处土体所受到的土压力监测结果及加固效果进行分析,验证压密注浆影响半径理论公式的合理性。该压密注浆影响半径理论公式可以确定压密注浆的加固范围,在压密注浆的设计施工中具有一定的指导意义。     

轿顶子电站引水隧洞富水破碎围岩洞段超前帷幕注浆堵水施工技术研究

超前帷幕注浆堵水是富水围岩地下洞室工程止水加固的重要手段.文章以轿顶子水电站发电引水隧洞富水破碎围岩洞段为例,详细介绍了超前帷幕注浆堵水施工的总体思路和具体流程.施工结果显示,该施工方案的堵水加固效果良好,对相关类似工程具有一定的借鉴意义.     

卡里巴电站南岸扩机工程岩体特性综合测井试验

利用测井技术研究水电工程岩体结构和质量已被证明为一种可靠的方法。为评价卡里巴电站南岸扩机工程Sd01部位、进水口闸门井和进水口上游围堰岩体地质条件和结构特性,基于声学与光学测井技术开展了相关部位的现场试验研究,获得了上述部位的覆盖层厚度、基岩风化特征、基岩裂隙发育情况和基岩波速分布特性。试验结果表明:上述部位的水位分别为11.7,13.1,14.1~16.5 m;平均波速分别为3 200,3 500,2 000 m/s;覆盖层厚度分别为21,26,>30 m;Sd01部位和闸门井岩体较完整,主要裂隙统计分别为12条和11条;上游围堰岩体较破碎,强风化。     

岩体灌浆后单孔耗灰量与声速提高率异常关系的探讨

在工程岩体灌浆声波检测中 ,往往会出现“单孔耗灰量小 ,声速提高率较大 ;单孔耗灰量大 ,声速提高率较小”的异常关系。运用地质知识、结合声波检测原理对相应异常关系进行初步探讨 ,其结果表明 :导致这种关系的主要因素是地质构造形态、灌浆方法及工艺、检测方法的局限性。探讨结果对改善灌浆方法及工艺、实施灌浆检测和客观评价灌浆效果均具有一定的指导意义     

应用物探技术检测帷幕灌浆效果

本文阐述了以单孔声波测试和彩色孔内电视等物探检测技术，结合压水试验资料和灌浆资料，结合评价尼尔基水利枢纽工程帷幕灌浆和坝基岩体质量，取得了较好检测效果，为确保工程施工质量发挥了积极的作用。     

综合地球物理测井技术在滇中引水隧洞工程勘察中的应用

为判定滇中引水隧洞工程勘察钻孔内岩体完整性,采用将声波测井与钻孔成像相结合的综合地球物理测井技术对钻孔情况进行综合分析判断。阐述了声波测井与钻孔成像测井的方法原理及特点,根据钻孔ZGZK2和XLZK7的声波测井曲线的波速跳跃剧烈程度和钻孔成像的节理裂隙发育特性(方位、倾角和发育密度等)等信息,给出了钻孔内较为准确可靠的岩体完整情况。针对2种测井方法对判定岩体完整性提供参数的侧重点不同,对比分析了声波测井与钻孔成像测试结果对判定节理裂隙发育程度的差异,通过对比分析有助于提高单一测井方法对钻孔内岩体地质情况判定的全面性和精确性,实践证明综合地球物理测井技术在进行深部岩体勘察具有很好的效果,可为指导工程施工提供依据。     

某电站坝基固结灌浆效果评价与分析

大坝基础经固结灌浆处理后岩体的变形模量会有相当程度的提高 ,其值通常采用孔壁变模仪进行测试 ,并通过孔壁声波波速进行验证 ,但其测试值受到地质条件、裂隙发育、孔壁质量、测试方法等因素的影响 ,与岩体真实变模值存在一定的误差。本文从测试方法、灌浆过程等方面分析了某工程钻孔变模测试值偏低的原因,通过类比推证了在陡倾裂隙发育地层对穿声波波速和平板载荷模量相关性较好 ,更能反映地层岩体的整体变形模量 ,分析论证了在大规模灌浆处理后岩体的变模值将比灌浆试验时有相当程度的提高     

峡江工程坝基固结灌浆试验分析

坝基固结灌浆是一种能够改善岩体性能的施工方法,其施工质量的好坏直接影响坝体的安全。以峡江水利枢纽工程9#泄水闸坝基为例,对现场布置的6个检测孔进行固结灌浆和压水试验,通过比较灌浆前后岩体波速、完整系数和透水率的变化,综合评价岩体固结灌浆效果和抗渗性能。结果表明,灌浆后,岩体形状发生变化,岩体较完整,整个声波波速得到较大提高,提高幅度可达33.03%,透水率明显下降,渗透性能较好。     

利用岩体完整性指数评价基岩灌浆效果的探讨

利用云南省富源县响水河水库帷幕灌浆试验研究所获得的岩体声波测试成果,提出了以岩体完整性指数评价灌浆效果的概念,并在GB50218-94中Kv值与定性划分岩体完整程度对应关系五级分档[1]的基础上,提出了适合于灌浆质量控制要求的八级分档标准,且灌前灌后的岩体完整程度按八级分档时以提高一级为宜.研究成果可供同类工程借鉴.     

向家坝水电站挠曲核部破碎带水泥-环氧树脂复合灌浆试验研究

向家坝水电站坝址岩性岩相多变,地质条件非常复杂,坝右岸存在挠曲核部破碎带,对大坝的渗透稳定非常不利。现场施工发现水泥灌浆难以对坝基存在的挠曲核部破碎带进行有效处理,为解决挠曲核部破碎带地质缺陷,长江科学院在右岸二期基坑高程257 m平台进行了水泥-环氧树脂复合灌浆试验。灌后检查显示:透水率由复合灌浆前的平均透水率3.05 Lu降为0.075 Lu,做全压力为2.265 MPa的疲劳压水试验,经72 h透水率为0 Lu;水力破坏坡降比灌前提高了11.54倍;灌浆后平均波速比灌前提高16.8%。试验结果表明:湿磨细水泥-环氧树脂同孔复合灌浆的工艺是可行的,CW510环氧树脂灌浆材料能够浸润和渗透到挠曲核部破碎带不良地质体中,试验中所获得的工艺参数可以在向家坝水电站挠曲核部破碎处理中推广应用,并可为其他水工建筑物基础处理借鉴。     

干湿循环作用下受荷砂岩损伤劣化特性研究

为研究干湿循环作用下砂岩力学特性的劣化规律,对经历不同干湿循环次数下的弱胶结砂岩进行核磁共振(NMR)及单轴压缩试验,采用声发射技术(AE)实时监测砂岩受荷破坏过程,并采用砂岩孔隙度定义损伤变量,建立干湿循环受荷条件下岩石损伤劣化模型,探究岩体在干湿-受荷作用下的损伤劣化机制。结果表明:①砂岩在循环初期的驰豫时间T₂谱面积增幅最大,且随循环次数的增长不断减小;单轴压缩后的岩样,其T₂谱面积相较于破坏前增长幅度显著。②随循环次数的增加,砂岩试样的塑性变形不断增大,声发射累计振铃数呈降低趋势,降低幅度最大达76.21%。③单轴抗压强度和弹性模量均随干湿循环次数的增大呈指数衰减;引入劣化度表征岩石力学参数的劣化程度,发现岩石单轴抗压强度的劣化速率随孔隙度的增长不断减缓。