泥质粉砂岩地层盾构隧道管片上浮影响因素

[目的]盾构隧道穿越富水泥质粉砂岩地层时会出现多环管片整体上浮的现象,导致管片出现破损、错台、姿态超限等质量缺陷。为保证盾构隧道成型质量,需对管片上浮影响因素进行研究。[方法]基于盾构隧道纵向刚度折减理论和管片施工阶段受力特点,建立管片施工期纵向整体上浮有限元分析模型,研究管片衬砌结构纵向刚度及动、静浮力因素对盾构隧道长距离、大范围上浮挠曲变形的影响规律。[结果及结论]管片上浮影响因素主要包括静浮力因素、动浮力因素和姿态控制因素。管片最大上浮量发生在脱离盾尾第5环—第8环处。纵向刚度越小,最大上浮位置越靠近盾尾;纵向刚度越大,隧道越呈现长范围整体抬起现象。当水头高度位于管片顶部以上时,管片上浮量不随静水头高度而改变,且静水浮力造成的管片上浮量不超过30%。管片环最大上浮位置不随注浆压力的改变而改变,注浆压力仅影响管片最大上浮量,且最大上浮量与注浆压力线性相关。

极富水砂岩地层盾构下穿市政桥梁施工技术研究

本文研究了极富水砂岩地层中盾构法施工下穿市政桥梁的技术,旨在确保施工过程的安全性和桥梁结构的稳定性。通过分析地质特征,确定适用的盾构法施工技术;结合桥梁结构特点,评估盾构施工对桥梁的影响。结果表明,在高垂直应力和高摩擦系数地层中,通过高效注浆和实时监测,能够盾构机的稳定推进;采取多项防水措施,能够有效控制涌水问题。总之,盾构施工引起的地层沉降和振动对桥梁结构有一定影响,但通过科学的监测和控制措施,能够确保隧道施工的安全和桥梁的稳定。

砂岩地层酸化可能对地层造成的伤害及预防处理

砂岩地层酸化是改造地层的一种有效手段,但对砂岩地层酸化的同时,又可能形成油湿地层、粘土分散和絮结、界面薄膜和粘稠乳液对地层造成伤害。合理的酸化规模和快速排液有利于减轻对地层的伤害,同时也应注重选择使用合适的表面活性剂,以预防和减轻钻井滤液及酸化施工入井液或是表面活性剂本身可能对地层的伤害。

红砂岩地层联络通道冻结温度场与应力场研究

为了研究红砂岩地层中联络通道冻结温度场与应力场的发展规律,以兰州地铁1号线省政府站至东方红广场站区间盾构隧道为依托工程,采用FLAC;对联络通道施工全过程进行数值模拟,分析红砂岩地层中冻结法施工温度场与应力场的发展,以及冻结壁与盾构管片内力的变化。研究结果表明:积极冻结20 d左右就可达到设计冻结壁厚度,冻结至40 d时,已成为过冻结状态,冻土区域温度场沿冻结壁横向、竖向呈“W”形分布;冻结前期冻结壁外侧发展速度高于内侧,内侧冻结管的初期温度变化率普遍低于外侧对应位置,但是却能保持该速率不变直至更低的温度;冻结施工造成了管片应力的增加与围岩应力的提高,但其有效降低了联络通道开挖引起的管片下沉,并提高红砂岩地层强度保证施工安全。

疏松砂岩地层乳化柴油-水泥浆复合防砂体系

阐述了疏松砂岩地层出砂原因、危害及采取防砂措施的重要性,提出将乳化柴油复合水泥浆防砂体系用于低渗疏松砂岩地层,并对防砂体系的配方进行优化。通过对影响防砂体系的主要因素即乳化剂、水泥材料、水灰比、油水比等的考察,得到乳化柴油水泥浆复合防砂体系最佳配方为:G级油井水泥,水灰比=0.43,复合乳化剂中OP-10、RHJ-11摩尔比为3∶1,加量6.0%,柴油、水体积比0.4∶1,石英砂14%,促凝剂CaCl20.4%,增渗剂酚醛树脂2.5%。对优化的复合防砂体系进行了电镜扫描,从微观结构分析了乳化柴油水泥浆复合防砂体系对地层渗透率的保护及防砂作用机理。结果表明,对于疏松沙岩地层,采用乳化柴油复合水泥浆防砂工艺技术防砂效果好,对地层渗透率影响小。

倾斜砂岩地层电阻率各向异性实验及校正方法

为提高倾斜储层流体性质评价中的岩石电阻率精度,需要明确岩石电阻率随地层各向异性、地层倾角的变化规律。在对比分析两种模拟地层倾角的实验方案基础上,开展致密砂岩样品各向异性及倾角的电阻率物理测量实验,依照“二极法”的物理测量模式,采用有限元数值模拟了地层倾角、各向异性与岩心电阻率的变化关系。结果表明:当孔隙度增大时,岩石电阻率减小;当泥质含量增大时,各向异性系数变大;当地层倾角增大时,孔隙结构系数变大,当地层倾角相同时,孔隙度越大则孔隙结构系数越大;当地层倾角大于20°时,岩石电阻率增加量大于5%,这时需要进行电阻率校正。通过建立实测电阻率与理论公式计算电阻率之间的关系,获得克服各向异性、倾角影响的电阻率校正方法。研究成果为开展不同倾角、各向异性储层的电阻率校正及饱和度多井对比分析提供了实验依据。

疏松砂岩地层微细粒运移特征实验研究

利用绥中36-1油田G区块油藏冷冻取心岩样,研究了疏松砂岩油藏在无应力和有应力条件下微细粒运移的特征。结果表明,疏松砂岩油藏冷冻取心岩样的流速敏感性评价实验结果不能反映油层岩石微细粒运移的真实特征。疏松砂岩油藏开采过程中,油层压力下降和采油速度的增加以及岩石结构的破坏,是造成油层岩石微细粒运移和油井出砂的主要原因。

泥质粉砂岩地层泥水盾构掘进参数变化规律及关联性分析

以南昌市轨道交通1号线某区间隧道内具有代表性地层的泥水盾构掘进参数为研究对象,在对泥水盾构总推力、刀盘扭矩及转速、掘进速度及泥水仓水土压力等与地层因素紧密关联的相关参数进行统计分析的基础上,重点研究了掘进参数沿区间纵向变化规律,进而确定了泥质粉砂岩地层条件下的盾构掘进参数合理控制范围。同时对刀盘扭矩与总推力、掘进速度与刀盘转速、刀盘扭矩与掘进速度等相互之间的关联性进行了分析,最终推导出了泥质粉砂岩条件下的泥水盾构掘进速度及刀盘扭矩的回归数学模型。通过数据对比表明,泥水盾构在中(微)风化地层段施工过程中实测数据与拟合值比较吻合,即所设计的预测模型能够满足工程所需精度。

兰州地铁砂岩地层联络通道冻结法加固技术分析

为研究冻结法加固技术在强风化砂岩(红砂岩)地层中的适用性,依托兰州地铁1号线联络通道工程,首先介绍地层加固方案,通过经典解析法核算冻结壁平均设计温度。基于包含土体、隧道和联络通道的三维数值模型,讨论施工各阶段的冻结壁安全系数。最后,根据监测结果分析隧道收敛、地表沉降等关键施工控制参数。结果表明:冻结壁平均设计温度符合要求,可保证各阶段冻结壁安全系数满足规定,各项监测指标均未超过控制标准。冻结法在强风化砂岩(红砂岩)地层中具有很好的适用性,能够有效解决其他加固技术难以克服的难题。

马蹄寺丹霞红色砂岩地层沉积环境分析

马蹄寺丹霞地貌的主体地层是一套巨厚层红色砂岩。甘肃地质资料将其划分为渐新统,为山麓一河湖相沉积。通过岩石磁学测量发现,赤铁矿是地层中主要的含铁矿物,且相对含量比第四纪黄土古土壤更高。赤铁矿在干燥氧化条件才能够形成和保存。赤铁矿的存在,说明了红色丹霞地层不可能长期形成于水下的环境;同时野外观察发现,该地层广泛发育钙积层和大型板状交错层理,是明显的陆上沉积环境标志;且地层中石英颗粒扫描结果也证明为风沙沉积。所以,马蹄寺红色丹霞的沉积环境是长期处于水上的干旱氧化环境。

泥质砂岩地层的粘土性质分析

地层中粘土的存在对测井解释结果起着十分重要的影响,是造成测井解释复杂性的重要原因之一。正确地分析地层中的粘土性质,有助于测井解释人员更加全面地进行泥质砂岩储层的油气评价。以粘土测井特征和中子—密度测井交会法为基础,对每个泥质砂岩资料点确定其粘土性质,按合水泥质砂岩模型计算地层粘土含量;用粘土的阳离子交换量与干粘土含氢指数的交会来识别粘土类型。实践证明,该方法对物性较差的低渗透储集层以及低电阻率油气层有优越性,但对含轻烃的地层不适用。

CO_2前处理——改善砂岩地层的酸化

酸化作为一种经济有效的增产措施广泛地应用在油田开发过程中。酸化过程一般分为三步。整个过程中,酸化砂岩地层所用的泥酸量并不是多多益善,吉德利教授在一次地层酸化试验中注意到酸化气井所用泥酸量与油井显著不同。油井酸化所用泥酸量并不是象气井那样反应程度与泥酸量成正比,而是在一定量酸时呈现峰值,随后反应减缓。

利用GS-LightGBM机器学习模型识别致密砂岩地层岩性

以交会图为代表的传统岩性识别图版无法适用于致密砂岩地层,其主要原因是大部分地层岩性的测井响应特征相似度高,难以基于图版分析被有效识别。LightGBM较传统模式识别模型能更高效地解决问题,为此采用该模型识别致密砂岩地层岩性。由于LightGBM在建模时利用了较多的超参数,导致预测结果难以保证为最优,所以采用GS算法进行优化,进而提出GS-LightGBM。实验目的层为姬塬油田西部长4+5段致密砂岩地层。提出模型的预测能力通过设计两个实验来验证。为突出验证效果,实验中加入SVM和XGBoost作为对比模型。实验结果显示,GS-XGBoost和GS-LightGBM的准确率、F 1-score和AUC指标相接近,都最高,但GS-LightGBM的计算时间只有GS-XGBoost的约1/23。实验结果表明,GS-LightGBM模型可在不失精度的情况下,能快速给出预测结果,具备了在致密砂岩地层岩性识别研究上的应用价值和推广性。

泥质粉砂岩地层地铁盾构掘进渣土改良技术研究

土压平衡盾构在泥质粉砂岩地层中掘进时,因基岩裂隙水发育程度差异性大,易出现螺旋输送机喷涌、渣土流塑性状态差等问题,为确保顺利施工,须进行渣土改良。依托金华—义乌—东阳市域轨道交通金华站—双溪西路站盾构区间工程,室内模拟正常涌水和大量涌水2种工况的渣土状态,添加不同改良剂并开展坍落度试验,研究改良渣土的流塑性。结果表明:1)为达到渣土坍落度10~20 cm的理想改良要求,正常涌水段加水量占土体积比为40%~46.3%,此时渣土含水率为27.8%~30.6%,与坍落度线性相关;2)大量涌水段,膨润土或生石灰加入量占土体积比分别为5.5%~6.8%和5%~6.9%。现场验证试验表明,大量涌水段加入相应比例的膨润土或生石灰后,渣土稠度状态得到有效改善,螺旋输送机喷涌问题得以有效控制。

苏20K-P1储气库井超低压砂岩地层随钻堵漏技术

苏20K-P1井是华北油田苏20储气库的一口四开水平井,目的层为砂泥岩互层,地层压力系数仅为0.18,而且为防止泥岩垮塌,钻井液设计密度为1.10 g/cm3,防漏、堵漏难度大。室内实验从邻井苏20井的地质资料出发,利用渗透率公式计算出目的层平均孔隙直径为18μm,根据"四球相接理论",选择粒径为0.125～0.180 mm的砂床进行堵漏模拟实验,优选出了随钻堵漏钻井液配方,用其污染苏20井岩心后渗透率降低率达76%,堵漏材料侵入深度为1 cm左右,可酸化解堵。现场应用表明,优选出的随钻堵漏材料,配合使用成膜防塌聚合物,可在封堵层表面形成致密的封堵层,阻隔液柱压力传导,达到防漏堵漏的目的,但应注意机械钻速不能过高,必须保证随钻堵漏材料有充足的时间形成封堵层;该随钻堵漏技术能够保证超低压砂岩地层的顺利钻进,具有推广应用前景。

用氟硼酸酸化低渗砂岩地层的研究

采用NH_4HF_2、H_3BO_3和HCl合成HBF_4,在大量室内研究的基础上提出了HBF_4酸液最佳配方。采用最佳配方进行酸化天然岩心的模拟试验,并考察了天然岩心在氟硼酸酸化前后的物性变化情况。介绍了氟硼酸酸化的现场施工程序与结果。室内及现场试验表明,氟硼酸对低渗砂岩储层的酸化是有效的,酸化效果较常规土酸的好。

无盖重覆盖层下部砂岩地层帷幕灌浆施工技术应用

受地形地质条件限制以及工程投资规模影响,中小型水利水电工程中越来越多的出现既不设灌浆平硐也不清除覆盖层,并且在无盖重条件下直接钻孔进行防渗帷幕灌浆的案例。在广安市向阳桥水库工程建设过程中,大坝坝肩及库区防渗帷幕均采用了上述设计型式。施工技术人员通过总结、改进传统的施工方法,较好地解决了无盖重覆盖层下部砂岩地层帷幕灌浆的难题,降低了施工成本、加快了施工速度,为类似工程施工提供了一定的借鉴。

砂岩地层变截面桩抗拔承载特性现场试验研究

为研究砂岩地层变截面桩抗拔承载特性,本文对变截面桩和等截面桩进行了现场静载荷试验,分析比较了两种桩型的侧阻力与轴力作用特征,并将试验结果与规范计算值进行了比较。结果表明:变截面桩的抗拔承载特性与等截面桩相似,其桩身侧阻力值主要受岩土体性质的影响,与桩径无关,但是桩径和桩长的增加能有效提高桩基极限抗拔承载力。受地层变化和应力集中影响,变截面桩桩身变形量增大,桩与岩土体相对位移增大,侧阻力充分发挥,故在变截面处桩身轴力和侧阻力急剧变化。采用规范方法计算变截面桩和等截面桩的极限抗拔承载力,计算值分别为试验值的29.6%~38.8%和29.5%~65.5%,说明规范方法偏于保守。

红砂岩地层大型车站深基坑桩锚支护结构变形分析

结合江西省赣州市赣州西站预留地铁车站深基坑工程,对红砂岩地层深基坑桩锚支护的桩顶水平位移、深层水平位移、锚索轴力和地表沉降进行现场监测分析。结果表明:桩顶水平位移、深层水平位移、锚索轴力和地表沉降时空效应显著,基坑中部变形大于坑角,长边大于短边,且从中部向坑角逐渐减小;桩体水平位移曲线呈两头小、中间大的"弓"形,最大位移出现在桩体埋深1/2~2/3处,与锚索最大轴力所在位置的深度一致;锚索轴力随基坑深度变化呈类抛物线形分布,轴力损失和增长主要发生在基坑开挖阶段;坑外的地表沉降主要呈凹槽形分布,最大沉降发生在距坑边8.5 m左右处;基坑周围地表最大沉降值与深层最大水平位移之间存在着较为明显的线性关系。

松散砂岩地层的取心技术

松散砂岩地层的取心技术贾中芳（乌鲁木齐市核工业２１６队·）我队自１９９１年在库捷尔太铀矿床投入钻探工作，该区地层复杂，其中含矿含水层为砂岩和砂砾岩，岩石松散、无胶结，砾径１０～８０ｍｍ，岩心怕冲怕磨，取心极为困难。１９９１年矿心平均采取率为６７％，１...