超临界CO_2作用下煤体渗透性与孔隙压力–有效体积应力–温度耦合规律试验研究

针对我国高瓦斯煤层渗透性普遍差、瓦斯抽采率低的难题,结合超临界CO2具有提高孔隙介质渗透性的特性,通过正交设计不同温度、孔隙压力、轴压和围压工况,对低渗透煤层煤样注入超临界CO2的流动规律进行试验研究,结果表明:超临界CO2作用前后煤体渗透率和渗透系数与有效体积应力均表现为负指数规律;渗透系数与孔隙压力呈现正指数递增规律;渗透率和渗透系数均随着温度升高呈现负指数下降趋势;并得到了有效体积应力和温度及孔隙压力共同作用下煤体渗透系数指数关系式,在有效体积应力一定的条件下,超临界孔隙压力对煤样渗透性的提高起主导作用;超临界CO2密度和动力黏度均随着温度的升高呈现负指数的递减趋势,与孔隙压力呈现线性递增规律,在临界点附近对温压变化敏感;超临界CO2作用后,煤样出现蜂窝似的孔隙和裂隙,煤的渗透性得到显著地提高,超临界CO2对提高煤层渗透性具有良好的效果。

含瓦斯煤的有效体积应力与渗透率关系

在现有有效应力计算公式基础上,考虑多孔介质在三轴压缩状态下产生损伤的影响,修正了有效应力计算公式,并通过试验验证了该公式可以较好的描述含瓦斯煤在三轴压缩下的全应力-应变过程。三轴压缩下渗流试验表明:含瓦斯煤样在峰值点前的有效体积应力和渗透率为负指数关系;在峰值点后,有效体积应力和渗透率仍然存在指数关系,但系数发生了变化,和峰值点前不同。含瓦斯煤样的渗透率同有效体积应力呈反方向变化,即在有效体积应力增大时,渗透率减小,反之亦然。

考虑体积应力效应的大理岩硬化软化力学模型

以锦屏二级水电站大理岩室内三轴压缩试验结果为基础,推导了考虑体积应力效应的塑性内变量公式,并研究了大理岩强度参数及剪胀特性随内变量的变化规律,结果表明,大理岩在峰前阶段凝聚力稍有降低,在峰后阶段迅速减小;内摩擦角随内变量增加而增大,并在内变量为0.8~0.9时达到最大值;不同围压下大理岩剪胀角均随内变量增大,且表现为先增大后减小的变化趋势,但低围压和高围压条件下剪胀角变化趋势不同。在此基础上建立了大理岩考虑体积应力效应的力学模型,并通过FLAC^(3D)模拟了大理岩室内常规三轴压缩试验,模拟结果与室内试验结果吻合很好,表明该模型可较好地反映大理岩的主要力学特性。研究方法和成果可为其他深部脆性岩体的变形破坏分析提供重要的参考价值和借鉴意义。

体积应力及孔隙压力对型煤渗透率影响的实验研究

为了研究体积应力和孔隙压力对型煤渗透率的影响,以六盘水矿区的型煤试件为研究对象,利用研制的三轴渗透仪,进行恒定温度和平均有效应力,变体积应力及孔隙压力的三轴渗流实验。实验结果表明:煤的渗透率随试件所受的体积应力的增加呈非线性递减关系,符合指数分布规律;渗透率随孔隙压力增加而呈指数规律变小的规律,最终趋近于一个恒定值附近。

基于MIDASCivil的C50大体积预应力砼承台——冷却水管布设及温控措施

C50大体积预应力混凝土承台因标号高,温升大,且需要一次性浇筑完成和预应力张拉,所以更易产生裂缝,对温度的控制要求更高。为有效地控制C50大体积预应力混凝土施工中温度裂缝的产生和发展,通过在项目施工前使用MIDAS civil软件,对预埋冷却水管的数量和布设方式进行反复的试算和设计,可较为合理地布设冷却水管,同时结合其他温控措施,从而有效解决混凝土施工期水化热产生的温度应力裂缝。

大体积预应力混凝土温控技术研究

运用有限元分析软件建立大体积预应力混凝土承台温度场模型,对承台浇筑阶段的温度场进行仿真分析,研究混凝土内部温度场随时间的变化规律,并与实测值进行比较。根据理论分析结果和现场温度监测,制定施工过程中的温度控制方案,并采取相应温控措施。

沙田特大桥大体积预应力盖梁施工技术分析

在预应力盖梁施工过程中,由于混凝土自身质量比较大,并且钢筋分布密集,距离地面高度高,施工难度大。结合沙田特大桥大体积预应力盖梁施工案例,从施工重点和难点入手,结合施工现场实际情况,从贝雷片和立柱上的支撑结构安装、底模安装、钢筋加工、混凝土浇筑、预应力施工、盖梁模板支架拆除等环节对沙田特大桥大体积预应力盖梁施工技术要点进行详细分析,在保证工程施工质量的同时,减少施工问题出现,确保工程施工安全。

特大桥大体积预应力盖梁施工问题探讨

结合某特大桥大体积预应力盖梁施工实例,在概述盖梁施工重难点的基础上,提出碗扣支架+型钢支撑方案的可行性与适用性,并从基础处理、支撑结构安装、底模及侧模安装、内模安装、钢筋加工、混凝土浇筑等方面分析大体积预应力盖梁施工过程。分析结果表明,特大桥预应力盖梁因混凝土质量大、钢筋分布较为密集、高空作业环节众多使施工及控制难度较大;通过对施工关键程序及质量展开全面控制,实现盖梁内实外美,确保施工质量满足设计要求。

大体积预应力混凝土浇筑的裂缝控制

从泵送混凝土材料选用、施工技术与措施等方面介绍了防止大体积预应力混凝土张拉前产生裂缝的主要技术措施。

大体积预应力混凝土温控技术

结合桥梁施工建设基本情况,就大体积预应力混凝土温控技术进行探讨分析,同时还提出了温度裂缝的处理技术措施,为日后相关工作提供借鉴。

三轴应力作用下煤体渗流规律实验

为了弄清三轴应力作用下煤体的渗流规律,运用CGMS煤层瓦斯气液相对渗透率测试系统准三轴渗透仪及恒温系统,以山西省沁水煤田阳泉固庄煤矿的煤样为例,进行了如下内容的实验研究:①煤样在相同孔隙压力不同体积应力下煤样的渗透率变化;②相同轴压和围压下不同温度下煤样的渗透率变化。实验结果表明,当孔隙压力不变时,煤体渗透率随体积应力增加呈负指数规律变小;当体积应力不变时,煤体渗透率随着温度的增加而增加。

浅析大体积预应力混凝土结构施工技术

在大体积混凝土结构施工技术中,裂缝问题是其常见问题,会直接影响到大体积混凝土结构质量与稳定性。因此,需要对其进行分析,采取有效的措施解决。本文就大体积混凝土结构与施工技术特点进行分析,研究其常见裂缝问题,并探讨土木工程建筑中大体积混凝土结构施工技术的应用情况,以便提高大体积混凝土结构施工技术水平。

高温及三轴应力条件下抚顺油页岩渗透规律试验研究

利用自主研发的WYF-I型高温高压热解反应装置及基于岩芯柱脉冲衰减法研制的Smart perm Ⅲ型气体渗透率测量仪,对抚顺西露天矿油页岩试件进行20～600℃范围内的热解试验,研究不同热解温度和应力条件下的油页岩渗透率变化规律。试验结果表明,油页岩热解过程呈明显阶段性变化。第一阶段:20～300℃,油页岩失重率和孔隙率变化较小,渗透率随热解温度变化不明显,体积应力对渗透率影响较小。第二阶段:300～400℃,油页岩失重率和孔隙率迅速增加,试件渗透率增加了24.3～92.4倍;体积应力对渗透率影响明显,当体积应力由13MPa增加至39MPa后,孔隙压力1MPa下的渗透率降低了22.23%.第三阶段:400～600℃,失重率和孔隙率进一步增加,但增速减缓,温度对渗透率影响减弱,400℃增加至600℃时油页岩渗透率仅增加了1.69～2.49倍;体积应力对渗透率影响增强,体积应力增加导致渗透率下降了32.84%～41.79%.研究结果对原位热解开采油页岩时热解温度的合理选取有一定的参考价值。

应力与孔隙水压对煤体渗透性的影响

利用自制的煤岩导水注水试验台对山西六大统配煤矿主采煤层的渗透系数进行了测定,获得了渗透系数与体积应力及孔隙水压的关系式T=a_texp(-b_t■+ctp)及有关结论。该成果在山西潞安矿务局王庄煤矿工业性试验证明,煤层注水量随注水压力升高呈指数规律增加;当注水压力达到某值时,注水效果良好;要采用动压注水;煤层实际注水量大于理论注水量。

裂隙岩体有效应力规律数值试验研究

采用数值试验方法,研究了体积应力以及孔隙压与等效孔隙压系数的关系规律。结果表明:等效孔隙压系数与体积应力以及孔隙压呈双线性关系,等效孔隙压系数随体积应力的增大而减小,随孔隙压增大而增大。此结论与物理试验的结论相一致。

注射制品内应力分析及控制对策

从高聚物流变学的角度，深入分析了引起注射制品内应力的各种因素及其内在联系，并从制品设计、模具设计、塑料材料与成型工艺条件等方面给出了避免或减少制品内应力的相应对策。

高温作用对三维应力下花岗岩渗透率影响试验研究

为揭示三维应力对高温后花岗岩热储层渗透率影响的规律,以松辽盆地地热开采为工程背景,以高温(150℃~650℃)处理后花岗岩为试验对象,利用自主研发的渗透率测量装置,以CO_(2)为渗透介质,进行了三维应力下(不同孔隙压、轴压及围压)花岗岩气体渗透率试验,得到了不同三维应力组合下花岗岩渗透率;分析了温度、孔隙压、体积应力对花岗岩渗透率的影响规律。研究结果表明:花岗岩渗透率随处理温度升高呈指数增加趋势,550℃以下时渗透率增长缓慢,550℃~650℃渗透率急速上升;孔隙压较小时,易发生气体滑脱效应,花岗岩渗透率随孔隙压增大而减小,到达某一临界值时,渗透率随孔隙压增大而增大,临界值与温度和体积应力有关;随着体积应力增大,花岗岩被压密,有裂隙闭合,连通性减弱,花岗岩渗透率减小。

剪应力对煤体渗透性影响的研究

近几十年来,国内外广泛研究了应力对岩石渗透性影响的重要科学命题,对于等效均质岩石而言,其结果主要表明轴向应力、侧向压力和体积应力对岩石渗透性有重要影响。剪应力的影响如何,有过许多讨论,但并无一致结论。以课题组进行的20余个矿井煤样三轴应力作用下的渗透率测试结果为基础,采用八面体剪应力表征剪应力,通过数据拟合的方法,给出了同时考虑体积应力、孔隙压力和八面体剪应力影响的公式,并与文献[11]仅考虑体积应力与孔隙压力影响的拟合结果比较,发现拟合公式增加八面体剪应力项,给出的拟合结果的复相关系数提高不大,平均仅1.06%,最高仅4.73%。充分说明对于等效连续介质而言,剪应力对渗透性的影响很小,主要是体积应力的作用,其机理是体积应力对孔隙大小的变化,而不是八面体剪应力对孔隙形状的改变。

应力状态对膨胀土SWCC的影响研究

探讨了应力对膨胀土的土-水特征曲线的影响。试验研究表明:膨胀土的首次干湿循环过程的“滞后”现象明显。应力状态对膨胀土的土-水特征曲线影响显著,与常规试验方法相比,一维固结状态和各向等压应力状态下的土-水特征曲线更具线性关系,干湿循环甚至出现了逆向回滞现象。

多因素耦合作用和循环围压对煤岩CH_(4)渗透率的影响研究

煤储层渗透率受自身性质、温度、应力状态等诸多因素影响。以淮南刘庄煤矿13-1煤层为研究对象,基于CH_(4)渗透率测试,研究了体积应力、温度与气体压力耦合以及循环围压下CH_(4)渗透率的变化规律。结果表明:体积应力与气体压力耦合主要通过控制有效应力大小来影响煤岩CH_(4)渗透率,有效应力越大,渗透率越低;气体压力对CH_(4)渗透率的影响受限于体积应力,但气体压力对渗透率的影响大于体积应力;温度与气体压力耦合对CH_(4)渗透率的影响由气体压力主导,渗透率随气体压力的增大呈“U形滑梯式”下降,且“滑梯式”变化比“U”形变化更为明显;气体压力对CH_(4)渗透率的影响大于温度,且增大气体压力会降低温度对渗透率的影响;循环围压会造成煤岩孔裂隙的不可逆塑性变形,使煤中有效渗流通道减少,CH_(4)渗透率降低;第1次循环围压产生的塑性变形量最大,随循环次数增加,塑性变形量逐渐减少。