分散性土及工程应用的研究进展

分散性土在世界各地特别是干旱半干旱地区分布广泛，属于一种水敏性的特殊土，抗水蚀能力很低，容易形成管涌、洞穴、冲沟等破坏，对建筑物的安全性造成严重威胁。对分散性土的定义与内涵、分散机理、鉴定方法、改性应用进行了分析、总结与展望。分散性土是一种在水力坡降很低条件下由于土颗粒间的排斥力超过吸引力而导致土体产生分散流失的黏性土。分散性土的形成机理在于土体中的胶结物质特别是黏粒含量低或土体中含有较多的钠离子和酸碱度呈碱性。一般采用双比重计、碎块、针孔、孔隙水可溶性阳离子和交换钠离子百分比等室内试验结果来综合鉴定土样的分散性，野外调查和经验模型等方法可作为辅助鉴定手段。采用物理保护、化学改性或综合处治提高分散性土的水稳性，其中化学改性是最根本的方法。在未来的研究中，应重视与加强研究土粒间斥力与引力关系、探索分散性土渗透破坏特别是土体裂缝演变规律、研发经济高效环保的改性材料等方面工作。     

地铁停车场段热源方案的选择

文章根据全国地铁停车场段实际热源情况,提出了市政热源(换热站)、燃气锅炉、燃油锅炉及电锅炉等四种典型方案。针对具体工程不同热源方案进行经济技术分析,选出最佳的热源设计方案。     

考虑储层孔隙介质分形特点的衰竭气藏储气库储层压力分布预测

考虑储层孔隙介质分形特点以及储层压力变化对储层介质渗流参数的影响,根据气体不稳定渗流理论,建立了衰竭气藏储气库储层压力动态分布的分形渗流模型,并推导出了注气过程动态储层压力的预测公式。在对本文模型计算结果与三维渗流模型计算结果对比分析基础上,研究了分形维数、弯曲率、储层厚度、气体黏度、注气速率和注气时间对地下储气库储层压力分布的影响,并计算了国内某衰竭气藏储气库BN-4井注气后的储层压力分布。结果表明:本文所建立的模型具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算需求;分形维数和渗透率随着孔隙度的增大而增大,储气库储层介质的应力敏感性受毛细管外壁的岩性影响较大;衰竭气藏储气库的储层压力随着储层介质弯曲率、气体黏度、注气速率、注气时间的增大而增大,随着分形维数和储层厚度的增大而减小;分形维数、储层厚度、注气速率、注气时间对储气库储层压力的影响比较显著,而介质弯曲率和气体黏度对其影响不明显。为充分利用储气库储层,实际工程中注气井的间距不宜过大及可适当延长注气时间。     

基于可靠性方法的储层钻井坍塌压力分析

结合可靠性方法及Hoek-Brown准则,推导出了煤层钻井坍塌压力的可靠度计算公式,选取了控制煤层井壁坍塌的随机变量,并采用室内实验方法确定随机变量的Weibull分布类型。以沁水盆地ZP-01井为例,分析了坍塌压力可靠度结果与Hoek-Brown准则定值法结果和Mohr-Coulomb准则定值法结果的差别,讨论了坍塌压力可靠度结果与随机变量个数及变异系数的关系。结果表明,ZP-01井坍塌压力的可靠度结果分别较Hoek-Brown准则定值法结果和Mohr-Coulomb准则定值法结果提高2.77%和4.82%;可靠度结果与随机变量变异系数呈非线性正相关关系;随机变量个数减少,可靠度预测结果略有减小。定值法相对偏小的坍塌压力预测结果使得ZP-01井551.45~552 m煤层段发生井壁坍塌,而可靠度预测结果大于定值法,这表明可靠度方法可以进一步提高煤层坍塌压力的预测精度。     

无线传感器网络DV-hop定位算法的改进

 DV-hop算法是无线传感器网络中典型的非测距定位算法,其核心思想是将平均跳距与跳数的乘积作为2个节点间的距离,即采用节点间跳段距离代替实际直线距离参与位置计算。跳段距离计算过程中的误差累计是影响DV-hop算法定位精度的主要因素。本文提出基于门限跳数的信标节点选择策略和基于权的平均跳距优化策略,通过这2种策略减少跳段距离计算过程中的误差累计,提高定位精度。改进后的DV-hop算法通过门限跳数优化信标节点的选取,仅将小于门限跳数的信标节点当作位置计算的有效节点,从跳数角度减少了误差累计;此外,改进后的DV-hop算法在未知节点平均跳距选取上,以最佳跳距替代最近信标节点的平均跳距,更加真实地反映了实际距离,从平均跳距角度减少了误差累计。仿真结果表明,改进后的算法在不同的信标节点数、不同的节点通信半径以及不同的节点稀疏程度下,均能得到更高的定位精度。     

基于突变理论的水封储油洞室稳定性分析

据洞室围岩破坏的非线性特点,考虑到储油洞室失稳破坏问题是一种突变问题,运用Hoek-Brown强度折减法及突变理论,得到了洞室围岩强度折减系数与突变特征值的关系,然后根据突变特征值给出了水封储油洞室围岩的稳定性安全系数,最终建立了基于Hoek-Brown强度折减法的水封储油洞室稳定性分析的突变模型,克服了Mohr-Coulomb强度折减法不能描述岩体非线性破坏特征,以及单纯使用强度折减法计算中不能精确量化失稳判别准则的缺点,提高了洞室安全系数模拟计算精度。将本文所建立模型的结果与已有模型的计算结果进行了对比,并利用上述模型分析了洞室埋深、孔隙水压力、洞室间距和蠕变时间等因素对水封储油洞室稳定性的影响。计算结果表明:基于Hoek-Brown强度折减法建立的突变模型具有很好的实用性,可以满足实际工程计算精度要求;水封储油洞室的安全系数随着洞室埋深、孔隙压力、蠕变时间增加而降低,随着内洞室间距的增加而增加。     

凸集模型非概率可靠性在储气库不活动断层滑移评估中的应用

将凸集模型引入到储气库不活动断层滑移非概率可靠度分析中,根据断层剪切破坏的特点建立断层滑移极限状态函数,并在断层滑移可靠度计算过程中对极限状态函数进行线性近似计算,建立储气库断层滑移非概率可靠度计算模型。利用上述方法对中国某储气库注气后的断层滑移可靠性进行了分析,并将该方法与Monte-Carlo方法的计算结果进行对比,验证了模型的计算精度,同时研究了断层位置处的孔隙压力、断层倾角、地应力不均匀系数对断层滑移可靠度的影响。计算结果表明：非概率可靠性计算模型在求解断层滑移可靠度时不需要大量的参数样本和固定的概率分布函数,具有较好的实用性,并能满足实际工程的计算需求;断层滑移可靠度随着断层位置孔隙压力、地应力不均匀系数的增大而减小,随着断层倾角θ的增大先减小后增大,并且当断层倾角θ与岩石内摩擦角ø的关系为θ∈[min（45°+ ø/2）,max（45°+ ø/2）]时,断层滑移可靠度最小。     

基于塑性铰模型的煤层气完井筛管抗挤强度分析

根据煤层气完井筛管受力特点建立了筛管受力的塑性铰模型,利用能量法推导出带有初始椭圆度筛管抗挤强度的计算公式,分析了相位角、射孔直径、射孔密度、初始椭圆度、径厚比和屈服强度等影响因素对筛管抗挤强度的影响规律,并对某煤矿使用的筛管抗挤强度进行了计算,与已有的实验数据和有限元计算结果进行了对比。计算结果表明：筛管抗挤强度的塑性铰模型具有很高的计算精度和准确度,可以满足工程实际需要;筛管抗挤强度随着射孔相位角、径厚比和初始椭圆度的增加而降低,随着屈服强度的增加而增加,相位角和椭圆度对筛管抗挤强度影响比较显著;在射孔直径小于12 mm、射孔密度小于120孔/m时,筛管抗挤强度随射孔直径和射孔密度增加变化不明显。建议在实际煤层气完井筛管设计过程中,采用小相位角,严格控制初始椭圆度,适当增加射孔直径和射孔密度,以达到提高筛管抗挤强度和增加过流面积的目的。     

黄河三角洲新近沉积土动力学试验研究

通过对黄河三角洲新近沉积土进行的室内动三轴试验,总体分析了饱和粉土在循环荷载作用下孔隙水压力与应变的变化规律,认为可以把应变率5％作为黄河三角洲饱和粉土的破坏标准,为实际工程提供参考依据。     

位错模型在低渗透储层裂缝预测中的应用

分析了位错模型在低渗透储层裂缝预测分析中的可行性,基于位错模型,给出了裂纹附近应力场计算方法,并利用位错塞积机制和断裂力学模型,建立了储层裂缝预测模型。通过定义储层裂缝发育指数及采用等级划分的方法,对储层裂缝发育情况进行评价分析。以江苏油田W油区阜一段储层为试验研究对象,利用多目标约束的最优化方法,分析了该断块油藏构造应力场分布规律以及储层裂缝发育程度和分布规律,确定了裂缝相对发育区域。模拟结果与研究区块关键井点处的实测值吻合较好,计算精度能够满足实际工程的需求。