漂卵砾石地层防渗施工技术

以湖南安江水电站1期围堰工程防渗施工为例,阐述了在漂卵砾石地层的防渗施工采用防渗墙与高喷相结合的施工工艺,由于地质条件复杂漏浆严重,造成槽孔坍塌、漏浆,在漏浆严重段防渗施工的造孔、成槽过程中采用了常规堵漏、基础灌浆堵漏、向槽孔内直接回填粉细砂土填充漂卵砾石的缝隙以达到堵漏的目的,为围堰的防渗正常施工创造了有利条件,取得...     

小净距隧道爆破振动规律研究——以石尾隧道为例

小净距隧道具有造价相对较低、有利于整体线性优化等优点,在公路短隧道设计中被广泛采用.小净距隧道施工工艺相对连拱隧道较为简单,但鉴于隧道的中岩墙厚度相对较小,在采用钻爆法施工过程中,爆破不仅会影响掘进隧洞围岩稳定性,亦会对相邻隧洞结构稳定性产生一定影响,进而影响隧道施工安全.本文以在建小净距石尾隧道为例,在先行洞右洞掌子面爆破施工时,通过对左洞距爆破掌子面不同距离测点进行爆破振动测试,研究了左洞围岩及其结构在爆破振动后的振动波速变化规律.根据爆破振动监测结果及分析可动态调整爆破方案与参数,确保爆破施工安全性.石尾隧道的爆破振动规律研究成果对公路小净距短隧道的爆破施工具有一定参考意义.     

PLA嵌段的聚氨酯丙烯酸酯大单体的合成及聚合物的制备

利用乳酸与1,4-丁二醇(BDO)的缩聚反应,合成了PLA-BDO-PLA型嵌段预聚物,该预聚物与异佛尔酮-二异氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸β羟乙酯(HEMA)反应,得到了聚氨酯丙烯酸酯大分子单体,将其固化制得聚氨酯材料.对材料的热行为(TG、DTG)及降解性能进行了表征,结果表明,该聚氨酯材料具有较好的热稳定性和降解性,在70 ℃水中静置24 h,其降解率可达9.55%;在室内环境下放置120 d后,材料的冲击强度下降26.3%.     

页岩水力压裂裂缝起裂和扩展断裂力学模型

结合大尺寸真三轴水平井水力压裂物理模拟试验,对龙马溪组页岩的起裂、扩展以及扩展过程中水力裂缝与天然裂缝的相互作用进行了详细的力学分析,并基于断裂力学和流体力学理论知识,建立了水力裂缝起裂和扩展力学模型,推导了相应的断裂力学判据。结果表明:①起裂方式可以分为3类,即页岩本体张性起裂、沿天然裂缝(层理面)的剪切起裂、沿天然裂缝(层理面)的张拉起裂;②水力裂缝扩展过程中,随着裂缝长度的增加,泵压逐渐减小,最终趋于一个略大于最小水平主应力的稳定值;③水力裂缝与天然裂缝的相互作用类型可根据天然裂缝是否开启分为以下5类,即剪切天然裂缝后穿过、直接穿过天然裂缝、从天然裂缝一端穿过、同时从天然裂缝两端穿过、从某一弱面穿过。研究结果可为页岩气藏水平井压裂开采提供有力技术支持。     

基于三维扫描技术的桩-土注浆界面精细化模型重构与三维有限元数值分析

以节能环保型大直径随钻跟管桩基础为工程背景,运用高精度三维激光扫描技术,获得随钻跟管桩的桩-土注浆界面三维点云坐标信息,建立随钻跟管桩的桩-土注浆界面三维精细化模型重构,并基于通用有限元软件Midas,开展了剪切试验数值分析,以揭示随钻跟管桩-土注浆界面在不同位置处的构造特点与剪切特性。结果表明:采用三维扫描技术能得到注浆界面的几何构造特征,以及注浆界面的粗糙度分布规律,并且通过三维扫描技术得到的点云数据转化为有限元模型进行力学性能分析是可行的;该技术方法为桩基精细的承载机理分析提供了有效手段。研究成果也可为深入研究桩-土注浆界面的粗糙度定量表征提供新思路。     

水力加砂压裂试验装置的研制及应用

为研究非常规天然气开采过程中支撑剂的运移规律,自主研发水力加砂压裂试验装置。该装置主要由岩石三轴试验机、压裂液泵压伺服控制系统、声发射监测系统3个部分组成,且具有以下特点:1可以模拟不同地应力、不同排量条件下携砂压裂试验;2压裂液注入可以通过流量模式和压力模式控制;3改进的声发射探头具有耐高油压性能,能够用于三轴室内。采用该装置进行了不同地应力、不同排量以及携砂条件下水力压裂试验,结果显示:地压力越大、排量越大红色砂岩起裂压力越大;携砂压裂后的压裂面离裸眼越远,支撑剂浓度越低且支撑剂并不是遍布所有压裂面;声发射累计计数在初期比较稳定,呈线性增加,在起裂前迅速增多。     

龙马溪组页岩脆性特征试验研究

基于应力应变曲线,采用反映脆性破坏难易程度的脆性跌落系数R、反映脆性强弱的应力降系数P和软化模量M,建立了脆性评价综合指标Bd1和Bd2。通过页岩的单三轴试验,验证了Bd1和Bd2的适用性,该指标可以有效反映页岩在破坏前后抵抗非弹性变形的能力和丧失承载力的情况,基于该指标讨论了取芯角度为0°,30°,60°和90°页岩的脆性各向异性,并与破坏模式相对应,得到如下结论：① Bd1侧重性强,可自由选择参数,Bd2综合性强,对围压比较敏感,与围压拟合为指数函数关系;② 页岩脆性随围压的增加整体呈减弱势,低围压下下降速度快,高围压下下降速度慢,同围压下,90°时脆性指数最大,30°时最小;③ 单轴压缩下,破坏模式和脆性指标密切相关,0°和90°脆性指数最高,60°次之,30°最小;2~20 MPa围压下,0°时脆性指数下降速率最快;20~30 MPa围压下,0°,30°和60°取芯页岩脆性指数出现了“上扬”现象,90°未出现上扬;④ 围压通过对侧向位移限制和对层理面的压实效应来影响脆性指数,低围压下,侧向位移限制占主导,脆性减小;高围压下,压实效应占主导,脆性稍增。     

页岩水力压裂水力裂缝与层理面扩展规律研究

在对含天然层理弱面页岩进行水力压裂过程中,水力主裂缝的起裂、扩展及层理面的扩展对缝网的形成有重要影响。为研究水力主裂缝的起裂、扩展规律和层理面对水力裂缝扩展的影响,开展真三轴试验条件下的水力压裂试验,采用声发射系统监测水力压裂过程,并在试验后对试样进行剖切与CT扫描;同时进行定量的理论分析,并通过试验结果验证。研究表明:(1)起裂方向由初始角度转至最大水平主应力方向;垂向应力与水平最大主应力相差极小时,各个方向起裂压力相差极小,裂缝很快转向最大水平主应力方向。(2)水力主裂缝整个扩展过程中所需水压区间与裂缝长度、断裂韧性值相关。(3)形成由层理面与主裂缝构成的网状的裂缝系,层理面在主裂缝的靠近过程中张开区的长度极小,主要在主裂缝接触到层理面后产生较大的张开区与剪切区,层理面的剪切区域长度远大于张开区域长度,剪切区域提供主要的导流通道;剪切区的长度对层理面黏聚力c和水力裂缝与层理面交角?参数敏感性很高。研究结果可以为压裂模型的建立提供几何参数,并对施工参数的设计有指导意义。     

页岩水力压裂裂缝形态的试验研究

为深入认识页岩储层水力裂缝延伸规律及其空间形态,采用真三轴岩土工程模型试验机、压裂泵压伺服控制系统、Disp声发射定位系统和工业CT扫描技术,建立了一套室内页岩水力压裂大型物理模拟试验方法,并通过试验后页岩试样水力裂缝的延伸与空间展布规律,初步探讨了页岩水力压裂网状裂缝的形成机理。结果表明：裂缝延伸时泵压曲线典型的锯齿状波动与裂缝网络的形成密切相关,是页岩体积压裂的一个明显特征。页岩层理面的发育程度、泵压大小和地应力状态对裂缝形态有显著影响,水力裂缝在层理面内的分叉、转向进而沟通天然裂缝是形成裂缝网络的关键,而层理面过弱或过强都不利于网状裂缝的形成;对层理面胶结强度适中的地层,地应力对裂缝的延伸有较大影响;在低排量且维持较低泵压时,裂缝易于转向,且更易形成网状裂缝,而达到体积压裂。建立的页岩水力压裂物理模拟试验方法及试验结果可为页岩气压裂优化设计等提供技术支持。     

单轴压缩下页岩力学特性的各向异性试验研究

为了研究页岩的物理力学特征及其各向异性,为掌握页岩气开采过程中水力压裂网状裂隙的扩展规律提供技术参数,开展了龙马溪组页岩的电镜扫描和单轴压缩试验,分析了基于不同层理面页岩的微观结构、力学参数、破坏特征等各向异性。结果显示：页岩的各向异性是其固有特征,且该特征决定了页岩的力学性质、破坏模式均表现出各向异性。当取芯方向与层理面夹角θ=0°时,破坏模式为张拉破坏;当θ=22.5°时,为沿着层理面的剪切破坏和平行于轴向方向的张拉破坏;当θ=45°时,为沿着层理面的单一剪切破坏;当θ=67.5°时,为沿着层理和贯穿层理的复杂剪切破坏;当θ=90°时,为贯穿层理面的张拉破坏。页岩的纵波波速、弹性模量、单轴抗压强度以及泊松比也都表现出一定的各向异性。