富水砂卵石地层水工隧洞衬砌用纤维混凝土性能评价

为了提高富水地段含砂卵石地层水工隧洞衬砌施工用混凝土材料的耐久性能,将钢纤维和聚丙烯纤维混合作为混杂纤维,分别评价了单一纤维和混杂纤维掺入时对水工隧洞衬砌用混凝土材料的力学性能和抗渗性能的影响。结果表明:在相同的配合比条件下,钢纤维和聚丙烯纤维的掺量越大,混凝土试件的抗折强度相对就越大,抗渗性能越强,而抗压强度则先升高后降低。混杂纤维的掺入能够更好地提升水工隧洞衬砌用混凝土的力学性能和抗渗性能,协同增效作用明显。综合考虑目标工程用混凝土的抗压强度、抗折强度和抗渗性能,推荐混杂纤维中钢纤维的最佳掺量为40 kg·m^(-3),而聚丙烯纤维的最佳掺量为4 kg·m^(-3)。研究结果认为钢纤维和聚丙烯纤维的掺入能够有效改善富水地段含砂卵石地层水工隧洞衬砌用混凝土结构的力学性能和抗渗性能,进而提高水工隧洞工程建设的质量。

富水孔隙地质条件下注浆材料改性与加固技术研究

为了获得经济成本更低且强度更高的注浆材料,利用石英砂和粉煤灰对水泥基注浆材料进行了改性,并研究了改性材料的最佳配比和改性水泥基注浆材料的宏观及微观特征。抗压和抗折强度试验表明,改性水泥基注浆材料的最佳配合比为:水泥∶石英砂∶粉煤灰∶高效减水剂∶膨胀剂=80∶10∶10∶0.25∶0.13,此时材料的抗压和抗折强度分别超过120 MPa和20 MPa,同时表现出良好的力学性能和流动性。微观特征表明,石英砂可在材料中起到骨料的骨架作用,而粉煤灰能增强材料内部的致密性,减小材料内部的孔隙大小。

原状磷石膏-富镁镍渣基胶凝材料制备及性能评价

磷肥工业废弃物磷石膏和冶金工业废弃物富镁镍渣每年的排放量较大,由于二者具有胶凝活性较低和安定性差等缺点,导致其利用率较低。本文将原状磷石膏和富镁镍渣协同利用制备胶凝材料,研究了磷石膏-富镁镍渣基胶凝材料基础性能。通过对浆体的流动度、硬化体的力学性能,以及28 d吸水率和软化系数进行评价,为原状磷石膏和富镁镍渣协同综合利用提供实验支持。研究结果表明:磷石膏-富镁镍渣胶凝材料硬化体抗压强度28 d强度可达31.7 MPa,且耐水性好吸水率为2.46%,软化系数为0.91。将制得的磷石膏-富镁镍渣基胶凝材料硬化体与32.5普通硅酸盐水泥进行对比,性能相接近。

瞬变电磁法在风化基岩层富水性探查中的应用研究

针对陕北侏罗系煤田风化基岩层富水性探查的实际需求,研究了地面瞬变电磁法晚期电阻率和一维反演成像对风化基岩富水性的反映特征。利用矿区测井电阻率曲线,分别建立了正常地层和风化基岩模型,并对模拟响应进行了晚期电阻率成像和一维反演成像。研究发现当存在风化基岩富水区时,晚期电阻率的中间高阻层在横向上整体表现为“高-低-高”的电性变化特征,在正常地层与风化基岩交界区域,中间高阻层视电阻率值最低、厚度最小,在风化基岩区域,浅部低阻层视电阻率幅值减小,中间高阻层视电阻率值降低,厚度也变小,而反演电阻率中间高阻层电阻率基本稳定,厚度与正常地层的基本一致;在正常地层与风化基岩交界区域,中间高阻层反演电阻率幅值升高,厚度增大;在风化基岩区域,浅部低阻层电阻率幅值减小,风化基岩电性特征更为明显。通过比较一维反演与晚期视电阻率断面,一维反演电阻率成像结果更能客观反映地层的实际情况,不会带来虚假异常现象。通过现场工程试验证明了上述理论的正确性。

巴拉素煤矿2号富水煤层水理性质分析

陕北侏罗纪煤田榆横北区的巴拉素煤矿2号煤层水害严重威胁矿井安全。以区内巴拉素煤矿2号富水煤层为研究对象,阐明了2号煤层水的赋存、运移形式。结合其他非富水煤层,即巴拉素煤矿3号煤层、大海则煤矿2号煤层,利用采样实验、数据分析等方法,通过对比研究水理性质,总结了各煤层的容水度、透水性、给水度和持水度特征。研究结果表明,巴拉素煤矿2号煤层水赋存于煤层内部发育的孔隙、裂隙中,随煤层起伏变化由高向低流动运移,并趋于稳定状态;在外部因素影响作用下,大量煤层水瞬间涌出。对比各煤层水理性质的主要参数,巴拉素煤矿2号煤层容水度比其他煤层大30%~50%,渗透系数是其他煤层的近2倍,给水度比其他煤层大30%~40%,而持水度小40%~60%。由此认为,巴拉素煤矿2号煤层具有良好的内部空间和通道,有利于地下水的存储和运移,且其煤层内部结合水含量少、重力水含量多,更有利于水体的释放流出,而其他煤层则不具备该条件。研究成果可为区内2号煤层富水机理研究提供理论依据。

河南济新高速富水灰岩动态力学特性研究

洛阳地区广泛发育寒武系白云质灰岩,岩体裂隙发育,力学性质较低。针对洛阳典型的裂隙发育岩体,文章通过现场勘察取样对该岩体开展动态力学特性试验,通过测试不同含水状态下灰岩的动态强度、动态弹性模量和破坏形态,分析了灰岩的动态力学性质。研究结果表明,灰岩试件动态抗压强度与破碎耗能密度呈现较强的线性关系,试件吸收能量主要耗散于岩石的损伤演化与变形破坏。随着试件中吸收能量的不断增加,试件出现了变形滞后现象,从而使灰岩试件动态强度得到较大提高。

富水砂层盾构高性能同步注浆材料组成设计优化

研制了一种适用于富水砂层的高性能注浆材料,分析了水胶比、胶砂比对浆液性能的影响,并检验了高性能注浆材料的工程适用性。结果表明:水胶比为0.45、胶砂比为0.6的浆液具有强度高、易泵送、泌水率小、结石率高、抗水分散性较好等特点,使用该配比浆液的施工段沉降值与普通施工段相比减小了10 mm以上;随着水胶比和胶砂比的增大,注浆材料的湿表观密度逐渐减小;而水胶比增大能增大浆体的稠度,但其稠度更容易损失;随着胶砂比增大,注浆材料的稠度增大,且凝结时间呈逐渐延长的趋势;注浆材料的抗压强度随胶砂比的增大而逐渐提高。

昔榆高速太行山特长隧道水文地质条件概述

昔榆高速太行山特长隧道的水文地质条件复杂,通过对该隧道的流域、水系、地层等进行梳理研究,可划分为槐河流域、刀把口河流域、杨赵河流域,含水岩层以裂隙水若富水层为主。对该隧道涌水量预测方法及结果进行比较评价,各预测方法预测结果差距较大,对多种方法预测结果进行综合考虑可作为设计依据,但应采用动态设计方法,为工程的顺利进行提供一定的技术支持,为类似隧道水文地质条件研究和涌水量预测提供参考。

纳米硅溶胶加固粉质砂土的性能研究

粉质砂土具有富含微细孔隙的特点,导致对其进行注浆加固较为困难。在传统注浆加固材料的基础上,引入纳米硅溶胶,研究纳米硅溶胶对粉质砂土加固的影响。以纳米硅溶胶加固粉质砂土为研究对象,通过注浆效果对比试验、无侧限抗压强度实验、渗透实验、SEM扫描电镜分析等试验方法,比较不同养护环境及龄期加固土力学性能。结果表明:纳米硅溶胶注浆性能相对与传统注浆材料能快速有效地渗入土体对土粒进行胶结,对孔隙进行封堵。通过设置干燥空气和水两种养护环境养护后进行相应力学试验及抗渗冲刷试验,结果发现:当填充率为25%时,纳米硅溶胶加固土强度最大可提高至280—290 kPa,连续水流冲刷下抗渗时间扩展至340 h。此外,比较不同养护环境及龄期的加固土组成成分及结构特征发现,水养护下加固土结构更为完整,孔隙更少。因此,纳米硅溶胶在富水地区对加固粉质砂土具有更大的优势。

富水环境盾构隧道同步注浆材料性能试验研究

同步注浆浆液配合比及其物理力学性能对于保障盾构隧道施工和结构安全具有重要意义。针对富水环境盾构隧道同步注浆浆液配合比问题,基于正交分析方法设计了浆液配合比试验,研究了不同水胶比、胶砂比、膨水比、添胶比、泥灰比对浆液的密度、结石率、稠度、分层度、凝结时间、抗剪切屈服强度、不同养护时间和环境条件下立方体抗压强度等多个浆液性能指标的影响规律。研究结果表明:增大水胶比可以提高浆液的流动性和稳定性,但也会加重泌水程度、降低立方体抗压强度、延长凝结时间;适当地增大膨水比可以增大浆液的早期立方体抗压强度和抗剪切屈服强度、缩短凝结时间、减轻泌水程度,但会降低流动性;适当地增大泥灰比可以缩短浆液的凝结时间、增大立方体抗压强度和抗剪切屈服强度、减轻泌水程度,但也会降低流动性。该研究成果对于富水环境盾构隧道抗浮和变形控制具有参考价值。

钻孔单位涌水量换算的理论与实践

单位涌水量是评价煤矿区含水层富水性强弱和划分矿井水文地质类型的重要指标之一。分析了单位涌水量换算的意义及煤矿钻孔实际抽水资料,研究了具有三次降深、二次降深及一次降深资料单位涌水量换算的方法,结合某煤矿的实际抽水资料进行了验证,计算结果符合该煤矿区含水层富水性的实际情况。

刘桥断层构造特征及其水文地质意义

基于刘桥一矿地质和水文资料,论文系统分析了刘桥断层的构造特征和水文地质特征,并对矿区北翼深部采区刘桥断层的富水性和导水性进行了初步评价,为六采区延伸巷道安全过断层和断层两侧工作面安全回采提供了科学依据。

富水砂层斜井冻结壁力学特性及温度场研究

研究富水砂层斜井冻结壁力学特性及温度场分布规律,可为解决斜井冻结法凿井穿越富水砂层技术难点提供可靠依据。以陕北某斜井冻结法凿井工程为研究背景,通过室内物理力学试验、现场实测及有限元数值模拟相结合的方法,研究了冻结状态下砂土的热物理及力学特性,分析了斜井冻结法凿井期间冻结壁受力机制,深入分析斜井冻融过程中冻结压力变化规律及原因,对测温孔与冻结壁径向温度实测与数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明,随着温度降低,冻结砂土导热系数呈现出先增大后减小的趋势,且冻结温度对冻结砂土的内摩擦角影响较大;冻结温度、井筒埋深和地下水对冻结压力的影响较大;混凝土水化热对冻结壁的影响范围约为460~475 mm。研究结果可为富水砂层地区斜井冻结法凿井的优化设计和安全稳定性研究提供依据。

靖边气田富水区扩大原因及控水措施

靖边气田马五气藏富水区的产水气井数目和产水量增长迅速,其面积不断扩大,已经严重影响了气藏开发。在将马五1气藏划分为富水区、水侵区和气区范围的基础上,从原始气水分布、储层物性、微观孔隙结构和气藏平面压力差异等方面研究富水区扩大的主要原因。结果表明:原始条件下,气水分布是富水区扩大的基础;储层物性差异是富水区扩大的潜在原因;储层微观特征反映水体储存和运移能力;因开发不均衡导致的平面压力不平衡是富水区扩大动力。提出3种控水采气方法:气井在控制水侵的压差下生产;排水采气工艺需与气井类型相适应,并确保其压差满足正常生产的需要;采取'内排外控'、'以排为主'与'区块压力控制'相结合的开发政策。

钻孔单位涌水量换算的探讨

针对目前利用钻孔单位涌水量评价含水层富水性所存在的问题,较详细地总结了利用3次降深抽水试验资料进行单位涌水量换算的方法,并通过工程实例深入地分析了为什么要进行单位涌水量换算,在此基础上提出了对只有1次或2次降深抽水试验数据的处理,以使单位涌水量换算和含水层富水性评价工作更加完善。

沂蒙缺水地区碳酸盐岩地下水富水性研究

沂蒙缺水地区地处山东省中南部,大面积分布泰山群变质岩及各类侵入岩,赋水性极差,生活、生产用水非常困难。通过研究地层岩性、地质构造、地形地貌、补给条件和水动力条件,在地形、构造、岩性复合的有利部位发现蒙阴-桃墟、沂水-姚店子和马牧池等3处裂隙岩溶富水地段,水质良好,具备建设中、小型水源地的条件。认为地层岩性是控制地下水存在的基础、地质构造控制着地下水的运动和赋存条件、地形地貌是影响地下水补给及运动最主要的因素等地下水赋存规律;研究成果对解决区内用水困难具有重要意义。。

富水砂层水平旋喷拱棚力学特性模型试验研究

为探究富水砂层中水平旋喷拱棚受隧道开挖及地下水影响的力学特性,对3组不同桩心距的水平旋喷拱棚,分别开展不同开挖进尺及地下水位工况下的模型试验,分析地表沉降,拱棚的挠度、弯矩、轴力及拱棚-地层接触压力的变化规律。结果表明:1)桩心距较小时,地表沉降、桩体纵向轴力及弯矩、周围地层及桩体自身受力变形受隧道开挖及水位工况影响程度降低,但桩体纵向受压区域增大;2)随着桩间咬合厚度的增加,地层受影响区域沿隧道开挖方向前移,当桩心距小于350 mm时(即桩间咬合厚度继续增大),在水平旋喷拱棚的支护下,地层沿隧道开挖方向受扰动区域将不再变化;3)地下水的存在对拱棚的纵向挠度有较大的影响,在富水砂层中,增加桩间咬合厚度即减小桩心距可有效减小开挖面附近的拱棚挠度。

TEM探测急倾斜煤层采空区应用研究

针对急倾斜煤岩体结构隐蔽、无序开采造成采空区分布不均、浅部煤层大范围采空,严重威胁矿井安全生产的问题,以紧邻的3个煤矿为例,开展了瞬变电磁法三矿联合勘探的现场试验工作,对勘探所采数据进行了预处理、坏点剔除、滤波、高程校正、反演等工作,结合3个矿区的相关地质情况,进行了多测道曲线分析、各测线的视电阻率断面分析、各煤层的顺层切片分析、三维顺煤层切片分析、富水性综合分析等资料分析解释工作,研究得出中、强富水异常区18个,其中2个强富水区、16个中等富水区,F1隐伏断层富水异常范围小、导水性差,分析了各采空区积水情况和急倾斜煤层对其相关性等影响,为现场开采设计和灾害防治提供科学依据。

淮北平原第四系松散层的电性特征

在淮北平原运用电测深方法配合钻探工作,评述第四系松散层中砂质类和粘土类的电性特征及统计规律,进一步分析松散层中含隔水层各岩性的电性特征、影响因素和变化规律,阐述地下水矿化度对电法工作成果的影响及其校正方法,对反映舍隔水层富弱水性特征参数的提取方法进行了研究,通过对电性参数和水文地质参数相关关系的讨论,运用电测深资料获得了面积性水丈地质参数。

王家岭煤矿奥灰带压开采安全性评价

为了评价王家岭煤矿2号煤层带压开采的安全性,在分析了井田奥灰含水层富水性特征、2号煤层底板隔水层的阻水能力、2号煤层开采底板扰动破坏带深度的基础上,采用突水系数法对2号煤层奥灰带压开采进行了评价。经分析研究,井田内2号煤层奥灰突水系数为0.010~0.048 MPa/m,均小于煤层底板受构造破坏地带的临界突水系数0.06 MPa/m,正常地段属于非突水危险区,构造地段属于突水威胁区,不存在突水危险区。