热采井网状胶结复合防砂技术研究

热采井网状胶结复合防砂技术是在不下筛管的情况下,在携砂液中填加纤维胶结砂和网络剂的方法,充填油层后,在充填层中靠其接触压力和摩擦力的相互作用,达到力学平衡,进而形成网状纤维阻挡,以此防止砂子返排,达到防砂的目的。热采井网状胶结复合防砂技术研究的关键是筛选出优质纤维和网络剂,并建立与其配套的工艺流程,纤维必须具备耐高温,具有良好的机械强度,同时兼备良好的分散性。应用表明,该技术具有很好的防砂效果,且对地层伤害小,有利于提高油井产量。     

压裂防砂技术进展及存在问题

出砂是疏松砂岩油藏开采中经常遇到的难题之一。中国大油田现已逐步进入开发中后期，稳产上产难度越来越大，而油井出砂已成为制约油田发展的重要因素之一。目前，油井防砂观念已由纯粹的防砂型向防砂增产型转变，较为先进的防砂方法是压裂防砂技术。在压裂防砂方面的研究国外较多，而中国偏少，所以对压裂防砂技术的进展进行了回顾，旨对压裂防砂理论有一个新的认识。在此基础上，指出了目前存在的问题及发展方向。     

基于等效粒径概念的非均匀沙起动条件研究

摘要：分析表明运用等效粒径概念进行非均匀沙起动临界条件计算是很简便的。基于Parker提出的非均匀沙起动两种极限状况，提出了一个简单的等效粒径表达式。通过取不同的荫蔽参数，该等效粒径表达式可近似表达八家有代表性的非均匀沙起动公式的荫蔽暴露作用，这表明由于床沙特性和粗化程度的不同，荫蔽参数本应是不同的。用韩其为整理的长江寸滩站卵石起动资料，回归得到寸滩站卵石起动计算公式。该公式形式简单,运用于王兴奎整理的范围更宽的寸滩站资料时，表现良好。为长江寸滩站合理选用卵石起动条件提供了依据。     

基于等效骨架孔隙比指标的饱和砂类土抗液化强度评价

为探讨各类饱和砂类土的物理特性对其抗液化强度CRR的影响,将具有不同细粒含量FC的福建、南京和南通砂类土分为3组:(1)相同的相对密度Dr;(2)相同的孔隙比e;(3)相同的骨架孔隙比esk。对具有不同物理特性的三类饱和砂类土进行了一系列均等固结不排水循环三轴试验,结果表明:e或Dr相同的饱和砂类土的CRR随FC的增加而降低;但esk相同的砂类土的CRR随FC的增加而增大。结合文献中十类砂类土的CRR试验数据,分析表明:各类饱和砂类土的CRR随其等效骨架孔隙比*ske的增大而单调地降低,且两者呈现较好的幂函数关系。这表明能综合反映砂类土颗粒组成,密实状态和粗细粒接触状态的*ske是表征饱和砂类土CRR的一个有效物理特性指标;并首次发现饱和砂类土的CRR–*ske关系曲线的最佳拟合参数A和B值由砂粒和细粒的物理特性共同决定。据此,饱和砂类土的CRR可仅由其物理特性指标较好地预测。     

高聚物碎石桩模型试验及数值分析

为了使新型的高聚物碎石桩在工程中的应用和推广,通过对3种不同高聚物密度的高聚物碎石桩模型分别进行了模型试验和有限元扩展分析,研究了其承载特性。结果表明:高聚物碎石桩的承载能力分别随着高聚物密度、桩长、桩径的增加而增加;在同一级桩顶荷载作用下,得到模型桩的桩侧摩阻力会随着高聚物密度的增加而增大;在相同高聚物密度下,得出桩径越大,桩端阻力的荷载分担比越小。另外,高聚物碎石桩的承载能力优于碎石桩和CFG桩。     

护盾式TBM施工隧洞豆砾石吹填过程模拟研究

豆砾石吹填是TBM施工中非常重要的一道工序,研究吹填过程对分析填充层质量和优化吹填工艺具有一定的工程应用价值。借助PFC在离散体研究方面的优势对豆砾石吹入过程进行多方案模拟,并进行豆砾石的受力运动分析,探究填充层内豆砾石的分布特征及其影响因素。结果表明:依次吹填管片环中部80°、上部160°、顶部180°(补吹)吹填孔,填充层呈4段分布,其中0°~45°和75°~135°区间,粒径不同的颗粒分层分布严重,大颗粒分别靠近管片侧和围岩侧,45°~75°区间存在局部颗粒分层分布现象,135°~180°区间存在吹填不密实的问题;分层分布现象受吹入豆砾石颗粒的粒径组合、表面摩擦系数、所受压力大小等因素的影响;通过改变吹填孔位置和新增吹填孔,控制各孔的填充范围,进而降低颗粒在该范围填充完成前受到的压力,再采用阶梯吹填法吹填,能显著缩小分层分布区且使颗粒分布更为规整。吹填孔的填充范围应控制在45°内,但顶部吹填孔易发生堵塞,不宜用做大量颗粒吹填,因此具体部位吹填孔的填充范围需进一步研究。此研究成果可为工程吹填方案设计提供一定的参考。     

地铁联络通道冻结法施工中涌水成因及防治

以某富水砂卵石地层联络通道人工冻结法施工为依托,就地层热力学参数、冻结参数和施工工艺等对冻结壁的厚度、交圈时间及平均温度等影响进行了研究,分析表明:AGF冻结效果关于热传导系数的敏感度最大,关于比热容和含水率的敏感度次之;冷冻管间距对冻结效果的影响非常显著,冻结法施工时,应加强冻结管开孔位置及倾斜度的控制;冷冻管直径变大,盐水与地层间对流系数减小,会抵消冻结管直径增大的影响;保温层设置不当以及冻结管远端定位缺陷直接影响联络通道与盾构隧道交叉区域的冻结效果,甚至出现冻结壁厚度不足和冻结壁交圈困难等问题,易导致管片开挖时涌水事故的发生。     

振动法水泥稳定砾石的力学疲劳特性与强度标准

为确保振动法水泥稳定砾石(VTM-CSG)基层在交通荷载反复作用下不出现疲劳破坏,研究了VTM-CSG的疲劳特性与不同龄期的力学强度(无侧限抗压强度、劈裂强度与抗压回弹模量);基于路面荷载响应、VTM-CSG的力学与疲劳特性,结合Miner疲劳累积损伤理论,提出了抗疲劳开裂的VTM-CSG强度标准.结果表明:VTM-CSG力学强度随水泥剂量的增加呈线性增加、随养生龄期的延长呈非线性增长,采用骨架密实级配可提高VTM-CSG的力学强度;所建立的VTMCSG强度增长方程可较为精确地表征其强度增长特性;当试验条件受限时,可利用所建立的力学指标间的关系模型来预估其他力学强度.通过回归分析建立的VTM-CSG疲劳方程表明,在高应力水平下骨架密实级配VTM-CSG的疲劳性能优于悬浮密实级配VTM-CSG;提出了控制疲劳开裂的VTM-CSG的7d无侧限抗压强度标准与7d劈裂强度标准,该标准与路面结构、VTM-CSG的材料属性以及使用寿命相关联,实现了结构与材料一体化控制VTM-CSG基层开裂的目的.     

循环荷载下胶凝砂砾石材料的滞后及阻尼效应

为探求胶凝砂砾石(CSG)材料在动荷载下的力学特性,通过大型动三轴仪进行了等幅循环加载试验,分析了CSG材料的非线性滞后特性和阻尼比的演化规律.结果表明:加卸载过程中阻尼效应的差异引起了应力-应变曲线的不同步,在加载阶段,应变相位可能超前于或滞后于应力相位,两者相位差与循环次数有关;卸载阶段的应变相位始终滞后于应力相位;整个循环过程始终存在残余变形,从而使滞回环表现为下部不闭合的新月形;随着循环次数的增加,应变相位滞后于应力相位的程度和残余变形均呈大—小—大的趋势.基于新月形滞回环不闭合的特点,根据能量原理讨论了阻尼比的计算方法和演化规律,发现阻尼比的大小取决于残余变形和滞回环面积的大小,演化曲线呈U形.     

不同含水率砂卵石围岩宏细观力学特性研究

含水率对具有颗粒物质性质的隧道砂卵石围岩稳定性有较大影响,通过室内大型三轴试验与颗粒离散元数值三轴试验相结合的方法,对中密状态下不同含水率砂卵石围岩在100、200、300 kPa三种围压下的宏细观力学特性展开研究,分析了含水率对隧道砂卵石围岩宏细观力学参数影响规律。研究结果表明:随着含水率的增加,砂卵石围岩的应力峰值、内摩擦角和粘聚力均随之减小;砂卵石围岩变形破坏时轴向应变约为4%,其应力峰值后仍可承受较大的应力特性;确定了中密状态时不同含水率砂卵石围岩的接触模量、摩擦系数、颗粒刚度比、法向接触强度等离散元细观参数。研究成果为砂卵石地层隧道围岩稳定性离散元精细化模拟提供理论依据。