隧道拱顶渗漏稳态渗流场的解析研究

针对隧道运营中发生拱顶渗漏且无泥沙涌入的稳态渗流情况,结合保角变换法和分离变量法推导出隧道拱顶渗漏稳态渗流场的显式解析解.应用PLAXIS有限元软件建立数值模型,从渗流场分布、衬砌水压力两方面验证所得解的正确性,通过与现有解析解、数值解、试验结果的渗流量对比来验证所得解的准确性.进行参数分析,探究隧道埋深、渗漏宽度对衬砌水压力和渗流量的影响规律.结果表明,衬砌水压力在以渗漏位置为中心±60°范围内明显降低;随着隧道埋深的增大,衬砌最大水压力减小,渗流量先减小后增大,且渗流量最小值对应的隧道埋深随着地表水头的增大而增大;随着渗漏宽度的增大,衬砌最大水压力减小,渗流量增大,当渗漏宽度大于0.05 m时,渗漏宽度变化对水压力和渗流量的影响较小;在渗漏宽度较小时进行渗漏控制的效果明显.

水利工程常见渗漏问题及渗控措施技术分析

渗控措施历来都是水利工程广泛关注的重点,不仅能够起到防止地基渗透破坏、减少施工期基坑涌水等作用,还能起到消除砂土液化、基坑支护、增强地基承载力及稳定性等作用。实际渗漏渗控措施的选取应结合具体地质条件和建筑物型式综合考虑。从岩土体渗透性分级、微观渗透变形类型和判别标准、渗漏的危害和工程渗控措施的选择四个方面对当前常见的渗控关键技术进行了系统的梳理总结,为相关工程建设、科研和教学提供参考。

电渗析联合臭氧氧化法处理垃圾渗滤液膜浓缩液

随着膜工艺广泛应用于垃圾渗滤液的处理,产出的大量膜浓缩液成为新的处理难题。针对膜浓缩液含盐量高、含有机物浓度高的特点,对电渗析联合臭氧氧化法处理垃圾渗滤液膜浓缩液进行了研究,通过电渗析法对膜浓缩液进行脱盐,考察了施加电压、进料流速,浓缩室和稀释室体积比、连续实验等四个因素对电渗析浓缩过程中脱盐率及单位能耗的影响,采用X射线衍射分析电渗析浓缩水的主要成分,采用臭氧处理电渗析稀释水,分析废水中UV254和B/C比的变化。结果表明:电渗析表现出良好的盐浓缩性能,当施加电压为10 V,进料流速为260 L/h,浓缩液和稀释液体积比为1:4时,浓缩液电导率可达到109.6 mS/cm,单位能耗为4.1 kWh/m3。电渗析稀释水经臭氧氧化后UV254去除率达到83.26%,B/C比由0.18升高到0.72,提高了废水的可生化性。

离子注渗复合表面改性技术研究进展

综合国内外研究现状,目前针对离子注渗复合表面改性技术已开展了大量的研究工作,然而还缺少对其进行系统介绍的研究报道。首先,对离子渗技术(离子渗氮、离子渗碳和离子渗硫)、离子注入技术(氮离子注入、碳离子注入和金属离子注入)和离子注渗复合技术的原理进行了介绍。其次,对上述表面改性技术的研究进展进行了综述和总结。最后,针对目前离子注渗复合技术的不足之处,从改善硬件设备、强化作用机理、系统研究复合处理工艺和促进其工业化应用等方面进行解决,提出要充分利用注渗和镀膜技术复合的优势来实现材料结构功能一体化,推动多相复合强化技术的研究与开发,为工业化应用奠定理论基础。

土工席垫与排渗墙相结合的尾矿库渗控效果分析

目的:土工席垫具有良好的集水和排水作用,但尾矿库在长期运行后,土工席垫经常出现因淤堵而失效的现象,这会导致坝体内部排水不充分,浸润面升高,进而增加渗透破坏的可能性,为此提出增设排渗墙来解决土工席垫失效引起的排渗安全问题。方法:以某尾矿库工程为例,采用饱和-非饱和渗流计算理论,计算分析了土工席垫不同失效程度下以及增设排渗墙后渗流场的变化。结果:结果表明:随着土工席垫失效程度逐渐加深,尾矿库坝体内部浸润线会逐渐升高,直至不能满足渗流控制要求。结论:在增设排渗墙后,可以有效控制坝体内浸润线埋深,提高坝体的排渗能力,满足安全要求。

低渗致密气藏防水锁剂配方性能评价

基于吐哈油田低渗致密气藏,研发一种新型气藏防水锁剂GY-HE85,对其界面张力、表面张力和润湿性等基本性能进行研究,并分析了岩心渗透率恢复效果。实验结果表明,氟碳表面活性剂与碳氢表面活性剂复配后,碳氢表面活性剂除降低界面张力的作用之外,由于异电性亲水基之间强烈的静电吸引作用,表面活性剂分子在更低含量即可达到饱和吸附,还可降低表面活性剂的使用量。防水锁剂GY-HE85含量为0.1%~0.5%(w)的溶液时,表面张力为20.23~47.52 mN/m,随着溶液含量减小,拟黏附功逐渐降低,降幅呈“先快后慢”趋势,防水锁剂GY-HE85溶液优选含量为0.3%(w)。防水锁剂GY-HE85溶液具有较好的抗吸附性能,岩心渗透率恢复率在86.44%~91.20%,较好地预防了致密气藏储层“水锁”现象的发生。

带状砂沟模式下土壤入渗过程模拟研究

[目的]探究土壤质地类型和砂沟结构参数对土壤入渗过程的影响,为砂沟集雨工程设计、运行和管理提供科学依据。[方法]基于HYDRUS-2D/3D软件,建立带状砂沟模式下土壤水分运动数学模型,利用室内试验验证模拟带状砂沟模式下土壤入渗过程的可靠性。在此基础上,模拟分析不同影响因素下带状砂沟模式下土壤累积入渗量和湿润锋运移变化过程。[结果]模拟结果与实测数据无显著性差异且一致性良好,表明所建模型及其求解方法能够有效获取带状砂沟模式下不同时刻土壤累积入渗量和湿润锋运移距离数值;均质土壤填充带状砂沟存在明显的增渗效应。原土质地、砂沟距、砂沟宽和砂沟深均对增渗率有较大影响,增渗率随原土饱和导水率和砂沟距的增大而减小,随砂沟宽和砂沟深的增大而增大;土壤湿润锋轮廓呈下低上高的U形,随时间的延长,U形侧边湿润锋逐渐靠近砂沟交汇面,顶部平台逐渐消失;原土质地对湿润锋运移距离影响较大,湿润体随原土饱和导水率的增大而增大;砂沟深对湿润锋的形态和分布影响较大,随砂沟深度的增大,U字体型垂向拉伸,左侧湿润深度显著增大,右侧湿润深度变化微弱;砂土质地、砂沟距和砂沟宽对湿润锋运移距离影响较小。[结论]带状砂沟土体构型能够显著提高土壤入渗能力,土壤质地类型和砂沟结构参数对土壤累积入渗量和湿润锋运移距离均有不同程度影响。

抽蓄电站全库盆防渗水库渗流缺陷影响分析

针对抽蓄电站全库盆防渗水库土工膜缺陷导致水库渗流量产生变化的安全问题,结合陕西省某抽蓄电站水库库底土工膜防渗工程,采用单因素影响分析和多因素影响分析方法进行抽蓄电站全库盆防渗水库渗流缺陷影响分析。结果表明,水头大小、缺陷大小、缺陷个数均正向影响抽蓄水库渗流量,而缺陷位置与抽蓄水库渗流量的相关性不明显。其中缺陷大小是影响抽蓄水库渗流量的主要因素,其次为水头大小,再次为缺陷个数。

土体渗透各向异性对水下隧道渗流量的影响研究

本文以考虑衬砌作用的水下隧道模型为依托,同时考虑隧道洞周土竖向和侧向渗透性差异,结合坐标变换、保角映射法,推导了考虑衬砌等水压和等水头渗水模式下的渗透各向异性水下圆形隧道渗流量解析解式,通过数值模拟分析验证了解析解的正确性。此外分析了衬砌渗水模式、衬砌渗透性、隧道埋深、弱透水体、地表压力水头高度对隧道渗流量的影响。研究表明,渗透各向异性会影响隧道渗流量,忽略洞周土体渗透各向异性将低估隧道渗流量,尤其是渗透各向异性能够改变浅埋隧道中水流的渗流路径,对浅埋隧道渗流量的影响更显著;等水压和等水头渗水模式下的隧道渗流量随隧道埋深的增大而趋于一致,浅埋隧道考虑衬砌渗水模式更有意义;衬砌能够削弱渗透各向异性对渗流量的影响,削弱能力随衬砌渗透性的降低而增强;软黏土等弱透水土体中考虑渗透各向异性对渗流量的影响更大,地表压力水头越大,隧道渗流量越大,渗透各向异性对于隧道渗流量的影响也越明显。

垃圾填埋场防渗层破损后渗滤液及氨氮运移规律研究

将垃圾填埋场防渗膜破损后渗滤液下渗强度经验模型与地下水溶质运移模拟耦合,实现变源强条件下污染物在潜水含水层中的迁移模拟。结果表明:防渗膜机械破损时渗漏量最大,撕裂破损次之,针孔破损最小。填埋期,三种假设破损情景下的渗漏量分别为119.0 m^(3)/d、51.74 m^(3)/d及20.70 m^(3)/d。封场期间的渗漏量分别为71.82 m^(3)/d、31.23 m^(3)/d及12.49 m^(3)/d。封场后期的渗漏量分别为18.41 m^(3)/d, 8.0 m^(3)/d及3.20 m^(3)/d;防渗膜机械破损、撕裂破损及针洞破损情景下对潜水含水层中氨氮浓度的影响依次减小,氨氮最大贡献浓度分别为96.83 mg/L,46.79 mg/L及19.24 mg/L。

东海低渗气藏特殊渗流机理数值模拟研究

东海低渗气藏气水分布复杂,存在明显的非线性渗流特征及相渗时变效应,常规数值模拟方法对复杂渗流机理的表征存在局限性。针对存在问题,基于渗流机理研究完善运动方程,明确初始流体饱和度分布及渗流参数时变规律,建立考虑流体非线性渗流及时变效应的低渗气藏渗流数学模型;基于参数敏感性分析,明确特殊渗流机理对低渗气藏开发的影响。通过对典型低渗气藏东海H气田进行实际应用,检验方法的先进性。结果表明,气井动用范围及井底流压受非线性渗流影响而减小;时变效应导致气井产水量增大、稳产时间缩短。形成的数值模拟方法提高了低渗气藏的拟合精度,模拟结果符合实际气井生产动态,为后续精细开发提供了依据。

膜技术在处理垃圾渗滤液生化出水中的应用

垃圾渗滤液是一种高污染、难处理的废水,仅凭生物处理很难实现达标排放,其生化出水往往仍需要进行深度处理。膜技术尤其是纳滤、反渗透、正渗透等在垃圾渗滤液生化出水处理中具有独特的优势。本文分析了垃圾渗滤液生化出水的水质特性及处理技术,详细综述了纳滤、反渗透、正渗透在处理垃圾渗滤液生化出水方面的应用研究进展,对其未来发展趋势进行了展望。

四川盆地公山庙油田中侏罗统沙溪庙组一段致密油藏流体渗流特征

针对致密油藏岩石孔隙结构复杂、流体渗流阻力大、油气产量低、开发效益较差等问题,以四川盆地中部地区(简称“川中地区”)公山庙油田中侏罗统沙溪庙组一段低渗透、特低渗透致密砂岩油藏为例,在储层岩石润湿性实验基础上,开展了流体低速渗流实验、恒速水驱油实验和自发渗吸实验等多项研究。研究结果表明:①川中地区公山庙油田沙一段致密油藏的储层岩石总体上呈弱亲水性特征,在完全饱和地层水条件下的水相渗流曲线为一条直线,且经过坐标原点,地层水单相渗流符合达西定律且不存在启动压力或启动压力梯度。②在通过油驱水建立束缚水饱和度的条件下,岩石孔隙表面吸附的水膜降低了油相渗流通道,两相渗流存在贾敏效应,增加了油相渗流的附加阻力。油相低速渗流曲线不过坐标原点,存在启动压力或启动压力梯度;储层岩石的渗透率越低,启动压力或启动压力梯度越大。③驱替速度和岩石渗透率对水驱油效果有较大影响,在较高的驱替速度下,注入水在大孔道中发生指进和沿裂缝发生水窜是造成水驱油效率降低的主要原因。④岩石渗透率对渗吸驱油效果有显著影响,且裂缝样品的渗吸驱油效率大于基质样品的渗吸驱油效率。⑤对致密油藏实施大规模压裂改造,所形成的高渗透缝网可有效降低流体渗流的启动压力或启动压力梯度,再辅以单井吞吐(水油渗吸交换)的开采方式,这种组合是保证致密油藏长期稳产的重要技术措施。研究成果对致密油藏以及页岩油的开发具有重要的借鉴意义。

不同等离子渗氮工艺对渗层性能的影响

对两种高温合金钢25Cr2Ni2MoCoVMA 钢和25Cr3Mo2NiWVNb 钢进行了研究,以探究不同等离子渗氮工艺对渗层性能的影响规律。结果表明: 影响渗氮效果的主要因素为温度,温度主要影响氮原子的扩散速率,高的扩散速率有利于氮原子向内扩散,但不利于在表面形成高硬度氮化物;渗氮时间增加,随距表面的距离增加,渗氮层的硬度值下降趋势呈现先增大后减小的规律;氮氢比例对渗氮层的硬度梯度和深度硬度影响不大,在低温情况下,氮气含量更高一些对渗氮有利;渗氮电压和压强对渗层的硬度无明显影响效果,适当的电压和压强可以保证等离子放电正常;等离子渗氮后的试样沿轴向和横截面方向渗层的均匀性较好,厚度最大偏差≤±0.04mm。

碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展

我国碎软低渗煤储层分布广泛,然而由于其煤体松软、破碎、渗透性差,常规的直井/水平井煤储层直接压裂技术应用于碎软低渗煤储层强化及其煤层气地面开发的效果并不理想,碎软低渗煤储层煤层气的高效开发是制约我国煤层气产业大规模发展以及煤矿瓦斯高效治理的重要技术瓶颈。在系统分析我国碎软低渗煤储层特征及煤层气地面开发中存在的问题基础上,以水平井为基础井型,围绕间接压裂、应力释放和先固结后压裂3种不同的技术方向,梳理了目前碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展。归纳评述了以顶板间接压裂、夹矸层间接压裂以及硬煤分层间接压裂为内涵的间接压裂煤层气开发技术,以水力喷射造穴、气体动力造穴、扩孔+水力喷射+流体加卸载诱导失稳造穴、水力割缝为不同应力释放方式的应力释放煤层气开发技术,以及先微生物诱导碳酸钙固结碎软煤储层再进行水力压裂的先固结后压裂煤层气开发技术。间接压裂技术的工程实践探索已有较多积累,在地质条件适宜地区对碎软低渗煤储层强化取得了较好效果,而以应力释放为代表的碎软低渗煤储层强化新技术探索已取得重大进展,并进入工程试验和验证阶段。水平井应力释放技术针对碎软低渗煤储层特性和新的开发原理,其对储层改造潜力更大、煤层气开发效果会更好。基于水平井应力释放技术,围绕扩大应力释放范围、提高煤层气开发效果以及实现煤与煤层气共采3个方面,对碎软低渗煤储层强化及煤层气地面开发技术的发展趋势进行了展望,以期为改善我国碎软低渗煤储层增产改造效果以及提高煤层气单井产量提供参考。

垃圾渗滤液处理工艺对污染物去除效果分析

垃圾渗滤液主要来源于生活垃圾填埋场,作为一种特殊的废水,其成分复杂,含有大量有机物、重金属和病原微生物等污染物。其处理工艺对污染物的去除效果至关重要,目前,垃圾渗滤液处理工艺主要包括物理法、化学法和生物法等。这些工艺各有优缺点,适用于不同特性的渗滤液。本文通过两个实践项目综合分析了不同垃圾渗滤液处理工艺对污染物的去除效果,并探讨其影响因素,以期为优化垃圾渗滤液处理工艺提供理论支持和实践指导。

诸暨市安华水库大坝渗流安全评价

针对安华水库防洪滞洪功能、常蓄水位低特点和测压管仅布设于坝顶及下游坡情况,根据常蓄水位时的渗流实测资料推算黏土斜墙前后位势差以及高水位(设计、校核)状态下的渗透比降,综合评价大坝渗流安全性。分析结果表明,大坝黏土斜墙后侧渗压水位比较稳定,相对上游库水位,黏土斜墙下游侧水头削减超过70%,黏土斜墙防渗效果较好,大坝与泄洪闸翼墙连接段防渗效果较好;黏土斜墙、坝体砂砾石渗透比降满足规范要求,大坝渗流状态总体安全。

渗吸置换提高原油采收率研究进展

渗吸置换作用已逐渐成为非常规油藏和低渗、特低渗裂缝性油藏提高原油采收率的一种重要方式,大量裂缝的存在及细小孔隙发育为渗吸作用的发生创造了有利条件。首先,基于毛细管压力与重力对渗吸的贡献程度,对渗吸模式进行分类;而后,主要聚焦于影响渗吸的各类因素,详细阐述如储层类型、孔渗物性、边界条件、流体(包括原油与渗吸液体)性质等因素对渗吸的影响规律及作用机制,总结了目前使用的研究渗吸的各种实验手段;最后,根据渗吸作用的研究进展,探讨在实验条件确定、黏土水化影响、界面张力优化和渗吸模式选择等方面所面临的问题,并对这些问题的研究前景进行展望。

致密油藏驱渗结合采油可行性研究

致密油藏孔喉较小而渗吸作用显著,为提高致密油藏水驱效率,提出驱渗结合采油方法,同时利用驱替与渗吸作用。为验证该方法的可行性与主控因素,在水驱模型的基础上,考虑了渗吸作用,并基于实验数据特征建立了渗吸项模型,建立了驱渗结合采油数值模拟模型。结果表明,渗吸作用有效增加了注入水的波及面积,有效置换出基质中的原油,提升了采油效率;主控地质因素包括基质/裂缝孔隙度、渗透率和渗吸经验参数,主控工程因素包括注水压力、裂缝间距和半长;现场应用表明相较水驱方式,驱渗结合采油的日产油速度提高了约1倍,受效时间约为200 d,提高累产约为340 t,说明驱渗结合采油工艺可有效提高中国致密油藏的采收率,所建模型可用于驱渗结合采油的优化设计。

页岩油渗吸机理及影响因素研究进展

综述了自发渗吸提高采收率机理,包括毛管力、电化学力等,论述了复杂程度不同的页岩渗吸机理模型进展,为数值模拟优化提供参考,总结了自发渗吸提高采收率的控制因素,包括储层岩石、流体性质、温度及压力的影响。指出了自发渗吸提高采收率存在问题及发展方向,为未来提高页岩油渗吸采收率提供理论基础。