A Well Productivity Model for Multi-Layered Marine and Continental Transitional Reservoirs with Complex Fracture Networks

Using the typical characteristics of multi-layered marine and continental transitional gas reservoirs as a basis,a model is developed to predict the related well production rate.This model relies on the fractal theory of tortuous capillary bundles and can take into account multiple gas flow mechanisms at the micrometer and nanometer scales,as well as the flow characteristics in different types of thin layers(tight sandstone gas,shale gas,and coalbed gas).Moreover,a source-sink function concept and a pressure drop superposition principle are utilized to introduce a coupled flow model in the reservoir.A semi-analytical solution for the production rate is obtained using a matrix iteration method.A specific well is selected for fitting dynamic production data,and the calculation results show that the tight sandstone has the highest gas production per unit thickness compared with the other types of reservoirs.Moreover,desorption and diffusion of coalbed gas and shale gas can significantly contribute to gas production,and the daily production of these two gases decreases rapidly with decreasing reservoir pressure.Interestingly,the gas production from fractures exhibits an approximately U-shaped distribution,indicating the need to optimize the spacing between clusters during hydraulic fracturing to reduce the area of overlapping fracture control.The coal matrix water saturation significantly affects the coalbed gas production,with higher water saturation leading to lower production.

相邻基坑同步施工对围护结构受力变形的影响实例研究

相邻深基坑同步开挖施工对围护结构体系受力和变形的影响尚不明确。通过对同步施工的某建筑物深大基坑与相邻地铁车站基坑进行监测,对比分析了相邻部位和非相邻部位围护结构顶部位移、水平支撑轴力、深层土体水平位移、地表沉降以及地下水位等的变化。监测结果表明:(1)当车站基坑开挖深度较浅时,建筑基坑相邻部位桩因两侧土压不平衡导致桩顶向坑外侧移而竖向位移出现“上浮”现象,但是,当车站基坑开挖深度超过建筑基坑深度时,建筑基坑相邻部位桩桩顶水平位移转向坑内加剧发展而竖向位移出现“回落”现象;(2)受邻近基坑卸载影响,建筑基坑水平支撑轴力将减小;(3)两基坑间地表沉降大于非相邻部位,且地表沉降变化与桩顶位移和地下水位变化相关联;(4)相邻部位基坑壁深层土体水平位移有向坑外变形的趋势。

软土地区深基坑预应力钢筋混凝土支撑对邻近地铁隧道变形影响分析

依托上海地区一邻近地铁的深基坑工程,通过基坑分区后大坑内预应力钢筋混凝土支撑的使用,解决了上海软土地区复杂地质条件下深基坑开挖对邻近地铁隧道结构变形影响较大的技术难题。第三至第五道支撑使用预应力钢筋混凝土,共设置89个伺服式千斤顶。监测结果表明,大坑内预应力钢筋混凝土支撑的使用,使中隔墙墙身侧向位移向坑外方向持续发展,未改变隧道水平位移、竖向位移及管径收敛沿轴线方向的变化趋势;在该支撑系统工作过程中,隧道水平位移变化量控制在0.5 mm内,竖向位移和管径收敛变化量控制在2~3 mm内。预应力钢筋混凝土支撑的使用成本增加有限。

复杂环境下某深厚软土基坑的实测性状研究

详尽分析了杭州某上部带有较厚硬壳层的深厚软黏土地基中,开挖深度为17.4~19.8 m,采用地下连续墙和多层钢筋混凝土支撑作为支护结构的超深基坑工程的实测性状。现场监测内容包括基坑侧壁土体水平位移、坑外地表沉降及内支撑轴力。研究表明,本案例基坑的最大水平位移与基坑最大开挖深度之比hm m?/H介于0.24%~0.75%,最大水平位移超过100 mm,其中蠕变变形占总侧向变形的比例高达44%~56%,基坑水平位移蠕变速率为0.15~0.76 mm/d,蠕变速率与基坑开挖深度和基底附近土层性质有密切关系;"T"型地下连续墙和隔断墙技术对减小侧壁土体变形有一定作用。基坑坑外横向地面沉降大致呈抛物线分布,坑外纵向沉降大致呈马鞍形,地表周围土体最大沉降与基坑最大开挖深度之比vm m?/H介于0.26%~0.7%,最大沉降量与坑壁最大侧向位移量的关系大致为vmax hmax???~hmax2.57?,沉降蠕变速率为0.1~0.6 mm/d。随着开挖及相邻支撑的浇筑及拆除,多层支撑支护结构中各层支撑的轴力不断变化。

改进的基坑支护水平支撑温度应力及水平位移的计算方法

温度变化对基坑支护系统受力和变形的影响受到越来越多的人的重视。为改进基坑支护系统中温度应力的计算方法,基于Winkler地基梁模型,采用弹性抗力法,提出等效弹簧刚度的概念,并推导了由于温度升高引起的支撑轴力和水平位移的计算公式,并且把计算结果和前人进行了对比。结果表明:与迭代法相比,省去了迭代过程,计算量大大减少,可用于估算实际工程中由于温度升高引起的水平支撑的温度应力和水平位移。

带水平支撑长短桩组合排桩工作性状模型试验研究

针对带水平支撑的长短桩组合排桩,在砂土中进行了11组模型试验。在模拟开挖过程中对等长排桩以及长短桩组合排桩的桩身应变和桩身位移进行了测量。对比了相同桩距下等长桩与长短桩组合排桩在不同开挖深度下的桩身应力,以及在不同外加水平荷载下的桩身位移,并分析了长短桩组合排桩随开挖进行的桩身应变规律。研究结果表明,当长短桩中的短桩具有一定的插入深度时,在单点水平支撑条件下,不等长桩与等长桩排桩的水平位移相近,长桩比短桩分担更多的弯矩。条件适宜时,长短桩组合排桩的使用可节约一定工程造价。

主体地下结构与支护结构相结合的复杂深基坑分析

结合一具体工程对主体地下结构与支护结构相结合的复杂深基坑进行了分析。基于土体硬化模型的平面有限元方法对基坑的施工过程进行了模拟,结果表明:该方法能较好地模拟围护结构的变形和墙后的地表沉降;同时主体地下结构的巨大支撑刚度有效地控制了基坑的位移,因而基坑开挖对地铁没有产生不利的影响。采用考虑梁板共同作用的三维有限元方法分析了变标高的首层水平支撑体系的受力和变形,基于切向弹簧边界分析了地下一层水平支撑体系的受力和变形,分析结果成功地指导了基坑的设计。

局部破坏对钢支撑排桩基坑支护体系影响的试验研究

国内外基坑坍塌事故时有发生,其中不乏采用钢支撑排桩支护结构体系的基坑。由于该类基坑支护结构受力特征较为复杂,其支护结构局部破坏对基坑整体安全性能及其引发连续破坏机理尚缺乏研究。设计了带水平支撑的排桩支护基坑局部破坏模型试验,研究了支护桩或支撑局部变形过大或局部破坏对土压力、支撑轴力和桩身内力等的影响。结果表明基坑排桩发生局部变形过大和局部破坏时,引起的土压力重分布对支护结构内力的影响规律与悬臂式排桩支护结构的影响有较大区别,可引起邻近初始破坏区域的支护桩产生更大的附加内力;当支撑发生失效后,失效支撑释放的荷载无法相对均衡的转移至邻近多根未失效支撑上,而是集中作用在最近的某几根支撑上,可引发支撑的连续破坏。

深基坑多层水平支撑温度应力的简化计算方法

假设墙后土体服从Winkler地基模型,地下连续墙变形采用一端固定、多点支承的矩形板模型,同时假定温度变化引起围护体变形较小并在竖向呈线性分布,在考虑支撑—连续墙—土协调变形的基础上,建立了深基坑中多层水平支撑温度应力的一个简化计算方法.编制了计算程序,探讨了连续墙厚度对支撑温度应力的影响,并将计算结果与实测数据进行了对比,结果表明:墙体厚度越厚,支撑温度应力越大,温度变化对支撑轴力具有较显著的影响.

杭州深厚软黏土中某深大基坑的性状研究

介绍了杭州深厚软黏土中深度为14.85～17.35 m、采用密排连续排桩作为围护墙的大型多层支撑基坑工程监测实例。实测内容包括基坑施工过程中围护墙与土体水平位移、周围地面沉降、内支撑轴力、土压力和孔隙水压力等。研究表明:软黏土中大型基坑的水平位移明显大于狭窄基坑,基础底板施工期间基坑的"蠕变"现象明显,开挖深度、空间效应、隔断墙的设置、坑壁临近既有地下室等均是影响基坑水平位移的重要因素;坑外横向地表沉降呈抛物线型分布,沉降影响范围约为开挖深度的2.5倍,最大沉降位于坑外约0.67倍挖深处,最大沉降与最大水平位移关系约为vmax hmax 0.6,坑外纵向沉降大致呈马鞍形,沉降最大值位于基坑中部附近,纵向沉降影响范围大于基坑开挖范围;多层支撑支护结构中各层支撑的轴力随开挖和拆撑工况的变化而动态调整,第2层支撑轴力明显大于其它2层支撑;深厚软黏土中多支撑支护结构的土压力分布在支撑深度范围表现出"土拱"效应;随开挖的进行坑外土体的孔压逐渐减小,由于开挖卸荷产生了负超静孔压。

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥带水平K撑桥面系受力特性研究

传统铁路钢桁梁纵横梁桥面系的横梁面外受力显著,而改进的密肋横梁桥面系又会导致主桁下弦杆节间受力。针对大跨度铁路钢桁梁斜拉桥桥面系的受力与传力问题,以贵广铁路思贤窖特大桥为背景,研究带水平K撑新型桥面结构的受力特性。首先建立全桥杆系有限元模型,分析各种工况下桥面结构受力特性、变形特征,并与密肋横梁桥面系方案对比分析;然后,在其基础上研究带水平K撑桥面结构的传力机理;最后通过模型试验研究带水平K撑桥面结构的的受力特性。结果表明:K撑构件主要传递纵向力而极少传递竖向力及弯矩,能够降低节点横梁的面外弯矩并避免下弦杆节间弯矩;试验实测K撑构件应力较小,以受轴向应力为主,但因两端偏心连接而存在一定的弯矩应力。

基坑水平支撑受移动荷载作用的竖向随机振动分析

上海来福士广场地处建筑物密集区，施工场地狭窄，需在施工结构的水平支撑上设置２台８ＨＣ塔式起重机。为合理配置施工结构，进行了竖向随机振动分析。结果显示：其竖向位移最大值为３２ｍｍ，满足混凝土轨道梁的变形要求。经施工现场实测，起重机荷载作用下梁变形在２５ｍｍ以内，小于计算值，证明该分析方法安全可靠，有实用价值。

巷道底鼓水平应力估算方法研究

为巷道支护设计等提供依据,借助分析巷道底鼓机理,建立了估算矿区水平地应力的压杆模型。在该压杆模型中,将巷道塑形半径看作杆的厚度,运用欧拉公式,计算出临界压力,利用在压杆模型中推导出来的临界压力和压力之间的关系式,反算出压力即初始水平地应力。将顾北煤矿水平大巷的具体参数代入水平应力公式,水平应力的估算结果与现场实测相比,相差很小,因此,借助该模型获得的水平应力结果是科学的、合理的,这也为深入认识矿区地应力特征提供了一条新思路。

深基坑中内支撑对支护桩的影响分析

借助PLAXIS 2D有限元分析软件,基于Mohr-Coulomb模型,对某内支撑支护深基坑的开挖全过程进行数值模拟研究。计算不同支撑刚度下支护桩的内力以及变形,揭示了支撑刚度对支护桩位移、支撑轴力的影响规律,并分析了支撑轴力与支撑刚度比值对支护桩的影响规律,并得出近似比值,为内支撑支护基坑工程的设计、施工提供了一定理论依据。

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥带水平K撑桥面系传力特性

在列车制动力等纵向力及竖向荷载作用下的空间变形均会导致钢桁梁桥面系存在复杂的纵向受力和传力,针对大跨度铁路钢桁梁斜拉桥带水平K撑内密肋桥面系,基于解析公式推导、有限元仿真分析研究其受力特性和桥面构件的纵向传力比。在此基础上,基于应力等效准则制作1∶4的试验模型,进行最不利工况下加载试验,研究该桥面系的实际受力和传力特性。结果表明:纵向传力解析式显示,K撑与横梁的纵向传力比仅与结构参数相关,为0.69~2.76的定值,能传递40.83%~73.40%的总纵向力,K撑面积、横梁外伸长度是影响纵向传力比的主要参数;由全桥杆系有限元模型分析的内力结果计算的纵向传力占比介于61.09%~72.53%之间,由局部有限元模型分析的应力结果计算的纵向传力占比介于57.45%~86.60%之间,试验模型实测应力计算的纵向传力占比介于58.16%~87.95%之间,不同方法计算的纵向传力占比存在一定误差,其原因主要源于理论简化、计算模拟及测试误差,但均能反映纵向传力比的基本范围。可见,K撑构件能够有效传递纵向力,降低横梁面外弯矩,改善桥面系结构受力。

基于空间桁架模型的桩基础厚承台的优化设计建议

运用试验和理论分析的方法,结合空间桁架模型理论,从混凝土强度,承台底部钢筋配筋形式,承台中部设置水平钢筋网等方面,提出了针对桩基础承台的优化设计建议。

基于软化拉压杆模型的双面叠合剪力墙水平连接节点承载力分析

针对双面叠合剪力墙水平连接节点,进行了循环剪切荷载作用下的试验研究。结果表明在灌浆层内出现了对角斜裂缝,水平连接节点破坏时伴随着对角裂缝附近混凝土的压溃,可以通过软化拉压杆模型来解释这一现象。根据软化拉压杆模型对双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪机理进行分析,根据试验结果对软化拉压杆模型中斜压杆的有效宽度进行了分析,建立了基于软化拉压杆模型的双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪承载力计算公式。

高矢跨比索拱结构体系设计与研究

以中铁青岛世界博览城十字展廊工程为背景,对高矢跨比索拱结构的力学性能进行了研究,发现索拱结构可有效改善高矢跨比纯拱结构的力学性能,尤其是风荷载作用下水平向抗侧刚度得以显著的提高。采用三角形刚性撑杆的索拱结构力学性能改善最为显著,但张拉构造措施较为复杂,且必然存在一定的预应力损失,于是提出了采用三角形柔性撑杆的弦撑式索拱结构,并进一步探讨了影响此结构形式力学性能的多个关键因素。通过对索桁架顶部结构高度取值研究,发现该值在一定区间变化时,其中起控制作用的性能目标并无显著影响。通过对上弦梁分格数量和尺寸研究,发现随着网格数量不断增加,上弦梁构件应力比逐渐降低。当上弦梁拱脚根部以上区域分格数量超过8时,构件应力比趋于稳定。对拱脚支座水平刚度进行研究,结果表明高矢跨比索拱结构对其边界水平向刚度的要求较低,支座刚度对索拱结构力学性能的影响,实际工程中多数情况下可以忽略。通过对支座是否允许滑动和不同的滑动时机分析,发现索拱结构支座允许滑动,将导致外部荷载作用下支座滑移幅度过大,支座节点难以处理。下弦索可施加的索力有限,无法满足腹索索力始终不松弛的性能目标。最后建议索拱结构两侧均采用不可滑动的铰接支座,并对下部支撑结构进行必要的施工阶段承载力验算,从而保证索拱结构的安全。

绍兴地铁一号线深基坑开挖过程数值分析

以绍兴地铁一号线工程为背景,建立大型三维有限元模型,对该地铁深基坑的开挖及地下连续墙、钢支撑等支护结构体系的位移变化进行数值模拟,并对比模拟结果与现场监测数据。结果表明:地下连续墙的最大水平位移与现场实测值误差仅为8%,基坑周边土体的竖向位移即沉降与现场实测值误差较大;对于长宽比较大的深基坑,地下连续墙长边中点和端部2个断面的变形相对其他位置的较大,应单独设置合理的报警值;开挖层的上一层钢支撑轴力会显著增加,是设计和施工需要密切关注的一个焦点。

武汉市宝通寺地铁站基坑工程监测与分析

介绍了武汉市轨道交通二号线一期工程第20标段宝通寺地铁车站基坑工程的支护设计和监测方案,并对监测结果中基坑周围岩土体侧向水平位移和内支撑轴力进行了初步分析。监测结果表明:土层和岩层在基坑开挖过程中的侧向水平变形程度相差较大,且不同状态的土层侧向水平变形程度亦不相同;由于土层相对于岩层侧向变形较大,其支护时所表现出来的内支撑轴力亦比较大。因此,对于不同地层,进行基坑支护方案选择时应根据其不同变形性质进行合理的优化设计,对土层和岩层可采取不同的支护形式,以到达既安全又经济的目的。