煤层注水促抽瓦斯及其影响因素的数值模拟

为有效预防煤矿瓦斯灾害,获取煤层注水促抽瓦斯的合理参数,以常村煤矿2103工作面为例,依据多相渗流理论,采用Fluent软件的VOF模型及多孔介质模型耦合求解,对煤层注水促抽瓦斯技术及其影响因素进行数值模拟,并将模拟结果应用于现场,对比分析数值模拟与现场实测数据,二者基本吻合.研究结果表明:煤层瓦斯含量以注水孔为中心径向逐步降低,以抽采孔为中心径向逐步升高;注水前抽采阶段,随着抽采时间的增加,抽采范围逐渐增大,抽采孔瓦斯流量先快速下降,后逐步缓慢降低;注水促抽阶段,随着注水时间的增加,注水范围逐渐增大,注水流量逐步降低,煤层瓦斯含量缓慢升高,抽采孔瓦斯流量逐渐增加;注水后抽采阶段,随着抽采时间的增加,压力水覆盖范围持续增大,煤层瓦斯含量逐渐降低,抽采孔瓦斯流量逐渐减小.注水时机、注水时间、注水压力、注水方式、布置方式及钻孔间距是影响煤层注水促抽瓦斯效果的6个主要因素.瓦斯正常抽采20 d后,按照一注一抽方式及5 m间距布置注抽钻孔,在8 MPa煤层注水压力下间歇注水10 d,煤层注水促抽瓦斯效果较好.     

采动断层活化导水特征分析与实验研究

断层活化导水是煤矿突水的一种重要形式,具有较强的危险性和隐敝性.根据裂隙介质水动力学理论,提出了断层附近原始导升带内的地下水压力大于断层面的法向应力是断层活化导水的必要条件,开采作用导致地下水压力与地应力失去原有平衡是断层活化导水的诱因.研究结果表明:对于不导水的岩样裂隙,当注水压力大于围岩压力时出现渗流现象.葛亭煤矿井下注水试验显示当注水水压力达3.5MPa(数值模拟该处的地应力值2～4MPa)时F6断层活化导水.理论分析、室内试验和现场试验结果具有一致性.     

萧山黏土非达西渗流性状的试验研究

针对传统固结理论不能考虑非达西渗流的不足，研究了渗流速度与水力梯度的非线性关系，总结出4种非达西渗流模型来研究在加载条件下土的渗透性的变化规律.利用GDS高级固结仪对萧山黏土试样进行了固结渗透联合试验，设定了多级常水头渗透试验并整理出渗流速度、水力梯度等相关试验结果，分析了非达西渗流模型的土性参数.试验与分析结果表明，三参数模型、幂指数模型和非线性分段模型这3种非达西渗流模型的拟合效果较好；折线渗流模型简单实用，在特殊情况下可以简化为线性渗流模型或达西定律.4种非达西渗流模型对于萧山黏土的渗流特性研究都是适用的.     

低渗透油藏考虑压裂的注采井间压力分布研究

低渗特低渗油藏都要进行压裂才具有经济效益.提出水井爆燃压裂、采油井水力压裂情况下的注采井间压力分布的求解思路,运用达西径向渗流模型、一维条带状渗流模型和拟线性渗流模型相结合的方法,更准确地求解注采压力分布,符合现场实际应用.     

水平裂缝油藏整体压裂改造数值模拟研究

根据低渗透油藏注水开发的生产特点和水平压裂裂缝的渗流特征,考虑到油藏非均质和各向异性、裂缝导流能力随生产时间的失效性以及不同井网类型等因素的影响,建立了三维油水两相的油藏和水平裂缝渗流数学模型,并构造了模型的高效数值算法.在此基础上研制了水平裂缝参数优化软件,通过计算不同裂缝半径和导流能力对油井产量、含水率、采出程度和最终采收率等指标的影响,优化合理的裂缝参数,用于指导现场的评价和设计工作.     

特低渗断块油藏注水实验评价及矿场试验分析

特低渗断块油藏由于储层物性较差、注水容易造成储层损害而不能进行有效开发.在此以花园断块油藏为例,通过对特低渗油藏的油藏特征分析和储层伤害分析,有针对性地进行注水配伍试验、储层结垢预测、注水药剂的筛选和酸化预处理工艺研究等注水实验评价,为特低渗油藏注水抑制储层损害、方案优化提供基础数据,在现场试验中取得明显效果.     

岩体渗流参数统计模型及其应用

合理确定岩体的渗流参数是水利水电工程渗流分析和控制的基础,但受岩体非均质性和渗流状态的影响,岩体的渗流参数不仅类型多样,而且变异性强,部分渗流参数甚至难以通过现场试验确定。通过收集数万组室内和现场渗流试验数据,开发了岩体渗流参数数据库系统,研究了各类岩体渗流参数的统计特征,建立了岩体渗流参数的统计模型,并简要对比了岩体渗透系数取值的分区法和分布法对工程渗流场的影响。结果表明：河谷区岩体的渗透系数在数值上服从对数正态分布,其均值和对数标准差随埋深的变化规律可分别采用幂函数和Logistic函数描述;在非达西流态下,岩体的惯性渗透系数与渗透系数在统计上服从3/2幂次关系;在非饱和状态下,岩体van Genuchten模型参数的置信上限可通过渗透系数估计,进而可通过反演分析确定其代表性取值。研究成果对于水利水电工程岩体渗流参数的类比、分析和确定具有重要意义。     

牛圈湖油田超前注水非线性渗流数值模拟研究

在渗流规律实验研究基础上,建立了牛圈湖特低渗透油藏流体渗流的非线性渗流模型,通过数值模拟在超前注水油水井间建立有效的驱动压力梯度,确定了牛圈湖西山窑低压油藏合理的井距为200m、注采井距为150m和裂缝穿透比为0.5,通过对注采参数的优化模拟,确定地层压力系数达到1.1时油井投产为最佳时期.     

周期注水渗流机理及其影响因素评价数值模拟研究

提出了一个适合于研究非均质油藏周期注水渗流机理的数值模拟模型，将微观剩余油储油可流动空间列为第二级渗流系统，采用两套空间重叠的网格描述油藏的非均质性。运用该模型模拟计算油水驱替运动过程，对比分析影响周期注水效果的油藏地质因素和人工注水方式参数，研究周期注水的驱油机理及适宜采用周期注水的油藏条件和合理的注水方式参数，为周期注水的决策及方式参烽的优化提供参考。     

安庆江堤丁马段减压井洗井方法研究

文章分析了减压井淤堵失效原因,提出了往返式循环抽注水双向洗井技术,并进行现场井试验.     

离心模型试验的连续墙变形影响因素

以上海世博会世博轴及地下综合体工程1标段逆作法施工深大基坑为背景,为了更好的了解土体开挖对地下连续墙变形的影响,设计了反应上海软土蠕变效果的离心模型试验,并结合有限元对其中主要的影响因素-开挖时限、开挖顺序和纵向开挖宽度进行了分析计算。离心模型试验和监测数据表明,数值计算的结果与试验和现场实测出的地下连续墙水平位移值都比较接近,可以较好的反映基坑开挖的变形性状。研究结果表明：预留土台和中板对于地下连续墙的变形有很好的控制作用;由土体蠕变而产生的地下连续墙变形大部分发生在预留土台开挖后,在预留土台开挖后应尽快施作下层板结构,以减小由于土体蠕变而使地下连续墙产生的变形;浅3层预留土台的纵向开挖宽度宜小于深3层预留土台的纵向开挖宽度;采用跳挖方式开挖土台时,应先开挖地下连续墙附近无重点保护对象的区域。     

闭合型地下连续墙基础竖向承载性能数值模拟

基于室内模型试验,就闭合型与单片地下连续墙基础在竖向承载性能上的差异进行了对比分析,并采用FLAC-3D软件进行数值分析来丰富室内模型试验,探讨了土体变形模量、密度、内聚力以及内摩擦角对闭合型地下连续墙竖向承载力的影响。结果表明:闭合型地下连续墙基础外侧摩阻力的发挥过程与单片地下连续墙基础大致相同,但由于土芯的存在,其内侧摩擦阻力发挥机理更复杂;闭合型与单片地下连续墙基础均可视为端承摩擦型基础;随着墙周土变形模量的增加,闭合型地下连续墙基础竖向位移显著减少,墙体轴力也减少;密度对闭合型地下连续墙基础沉降的影响不显著;内聚力对侧摩擦阻力的影响程度受地下连续墙和土体之间相对位移量的控制;只有闭合型地下连续墙基础的沉降量超过20mm时,土体内摩擦角才对基础的竖向承载力有较大影响。     

钢管混凝土隔板贯通式节点的性能

隔板贯通式节点是一种新型钢管混凝土柱-钢梁连接形式。以中海广场为工程背景,进行了钢管混凝土柱一钢梁隔板贯通式节点的拟静力试验,并结合数值模拟结果对该类节点的性能进行了研究。试验结果表明,钢管混凝土柱一钢梁隔板贯通式节点具有较好的刚度、承载能力和延性,能够满足“强柱弱梁,强节点弱构件”的抗震设计原则。数值模拟与试验结果相吻合,可以采用本文所建立的数值模型模拟钢管混凝土柱～钢梁隔板贯通式节点的性能。采用数值的方法,重点研究了隔板尺寸对该结点性能的影响,并提出设计建议。     

DSP210J膜片弹簧的优化设计

建立膜片弹簧优化设计的数学模型,在数学模型中建立了目标函数、设计变量和约束条件。建立的目标函数是多目标函数,用Matlab工具箱中的fmincon函数求出最优解。优化后的膜片弹簧符合一东离合器股份有限公司的峰值和谷值要求,通过5个试件进行的膜片弹簧载荷-大端曲线峰值和谷值的试验,结果符合优化设计要求。     

土坝防渗墙设置摩擦单元对墙体应力变形的影响

以某水库副坝混凝土防渗墙为例,采用二维非线性土石坝有限元计算程序对其典型剖面进行了有限元计算,重点分析了设置摩擦单元对墙体应力变形的影响.最后指出:设置摩擦单元后,墙体位移明显减小,大小主应力有所改变,最大应力值发生位置没有改变.     

地下连续墙竖向承载性能和承载力预测

为在工程中充分利用地下连续墙的竖向承载力,对地下连续墙的竖向承载性能进行了初步分析,选用油气资源预测模型即俞氏增长模型,对地下连续墙荷载-沉降曲线进行了拟合,进而对其竖向承载力进行了预测.研究发现,单片的地下连续墙比同体积的圆截面混凝土桩竖向承载性能优越;俞氏增长模型与地下连续墙荷载-沉降曲线拟合精度高,拟合效果比双曲线模型、指数模型都要好,尤其在曲线的尾部.结果表明,本文提出的俞氏增长模型适应性强,对地下连续墙荷载-沉降曲线的拟合较为可靠,利用拟合方程式能对地下连续墙承载力进行预测,有助于充分利用地下连续墙的竖向承载力.     

基于双曲线非线性弹簧元的地下连续墙有限元分析

采用双曲线非线性弹簧单元模拟周围地基土与地下连续墙之间的相互作用,考虑土多层分布以及施工因素等影响,建立地下连续墙的有限元数值计算模型,计算开挖过程中地下连续墙变形、内力、支撑内力、墙侧土压力变化及分布情况.工程实例表明,该模型计算所得的结果与工程实际吻合较好,可以有效模拟基坑开挖整个过程,指导地下连续墙设计和施工.     

土坝防渗墙材料与厚度对墙体应力变形的影响

对不同墙体材料采用不同墙厚工况进行了有限元应力应变分析,给出了混凝土防渗墙的应力与变形计算结果,同时分析了墙体材料和墙体厚度变化对墙体应力与变形的影响.所得结论,可作为土石坝工程设计和病险库加固防渗墙方案选择时参考.     

地下连续墙施工变形监测与结果分析

以抚州市电力大厦为例,监测其地下连续墙的水平位移和沉降监测。从水平位移监测值来看,北侧的水平位移较大,D8的位移达到预警值,D5临近预警值,为此,在1层开挖位移增加值较大处（深度为4．2m）加大对部分观测点的观测频数,并加强北面的支护体系,增加角支撑,并在长边增加2根对撑。沉降变化曲线表明：地下连续墙墙顶在整个开挖过程中存在一个波浪式的抬升现象。除第V阶段开挖过程因开挖面积及土方量均较小、反应不明显外,伴随着每次挖土过程地下连续墙墙顶均有一次明显的抬升过程,在楼板的制作和养护期间,墙顶先下沉后逐渐趋于稳定,大底板浇筑后墙顶又逐渐下沉。     

钻孔灌注桩地下连续墙施工工艺探析

通过对钻孔灌注桩与地下连续墙两种技术的发展状况及支护形式和一个深基坑工程处理的实例介绍,提出了钻孔灌注桩地下连续墙的概念,总结了在深基坑围护工程中钻孔灌注桩地下连续墙技术的可行性.