排水沥青路面超渗流行为时空分布规律的试验研究

为探究排水沥青路面在不同降雨环境下真实的超渗流行为,并弥补现有渗水试验表征排水能力的不足,以目标空隙率为20%和22%、公称最大粒径为13.2 mm的排水沥青混合料(PAC-13)为研究对象,基于自主研发的降雨排水试验装置,采用降雨峰值比例为0.4、降雨历时为30 min的广州地区芝加哥雨型进行室内降雨试验和数据分析;探明重现期分别为0.5,1,2,10,50,100 a的降雨强度下,合成坡度为2.5%的路面超渗流行为时空分布规律;提出以极限降雨强度、超渗流水位曲线和径流时间参数来综合评价排水路面的排水性能。结果表明:(1)自主研发的降雨排水装置能得到排水沥青路面超渗流行为的时空分布规律;(2)20%和22%空隙率试验组的极限降雨强度分别为1.6 mm/min和2.0 mm/min,试验最大径流均出现在峰值降雨阶段,出现的位置一般在距离道路中心线0.7~1.5 m之间;(3)提升空隙率可以在一定程度上减少径流量的大小;(4)超渗流水位曲线越平缓,其内部渗流越流畅,排水能力越好;(5)超渗流水位曲线越集中,其排水能力越接近极限;(6)增加空隙率对路面径流的水膜厚度影响有限,但对路面径流的持续时间有着良好的削减作用,重现期越长这种削减作用越强,同时还能降低径流量持续时间随着重现期的增大而增加的速率。

岩体裂隙的网络分析及渗流模型

本文首次运用图理论来阐述裂隙网络的基本构成和特点,并用数值矩阵将复杂裂隙系统的组构关系形象地表示出来,为岩体裂隙的数学描述提供了新方法,由此所导出的裂隙渗流离散数值模型能较好地描述岩体中渗流分布的极不均匀性和渗透空间各向异性机制,为解决工程中的裂隙岩体渗流问题做了新的探索。

基于DFOT热脉冲法的堤坝整体渗流监测

密封单元的功能效率对堤坝的稳定起着至关重要作用,因此渗漏检测在大坝监测中占有重要地位。自1996年以来,分布式光纤温度测量(DFOT)的应用得到了发展,同时光纤传感技术已成功应用于水工建筑物中,重点是温度传感和泄漏检测。当密封系统靠近水库时,热脉冲法已被证实适用于检测泄漏,且具有高空间分辨率。一般来说,热脉冲法适用于区分多孔材料的干燥、潮湿和渗透条件。由于可以测量颗粒运移的决定性参数——渗流速度,热脉冲法更适合于评价内部侵蚀的风险。

山东三山岛金矿深部低温热水对采矿的影响

三山岛金矿深部热害是亟待解决的问题。F3断裂影响区域内的低温热水对金矿深部热害的贡献不可小觑。本文主要根据矿山深部巷道涌水点长期监测的温度变化特征,分析了矿山地表冷水体和深部热水体的渗流影响范围。在F3断裂带聚热机制下,涌水温度与巷道气温良好的线性关系,很好地表明了深部低温热水对巷道气温的控制作用。这种规律性的认识能够指导矿山下一步的深部开拓设计和热害防治。

低渗透气藏直井合理井距研究

针对低渗透气藏渗流过程中受启动压力梯度和井间干扰作用影响的问题,结合2口采气井流线场分布特点,运用渗流力学原理,建立流动单元内可驱动面积比、有效渗流半径比、有效压力梯度比及渗流单元内压力梯度与低渗透气藏启动压力梯度之间关系,计算获得低渗透气藏天然能量开发合理生产井距。结果表明,在1个有效渗流单元内,有效渗流半径比越大,则压力梯度比越小,有效面积比越大。将新方法应用于实际区块合理井距计算中,对比区块实际井距,计算准确率达到93%。新方法对低渗透气藏合理井距确定具有重要意义。

饱和承压水砂层排水诱导驱替注浆技术研究

为解决饱和承压水砂层定向诱导注浆问题,提出排水诱导驱替注浆技术。基于达西定律和质量守恒定律,推导排水诱导驱替注浆下渗流压力梯度空间分布方程,得到排水诱导驱替注浆下渗流压力梯度空间分布规律,并结合饱和砂土定向诱导注浆试验对推导公式进行验证。研究结果表明:1)由于注浆压力与排水压力同时作用于渗流场,渗流压力梯度空间分布曲线呈现先递减后递增的规律。渗流压力梯度空间分布曲线最低点大于启动梯度时,可实现定向诱导渗透注浆。2)推导的理论公式在一定程度上能够反映排水诱导驱替注浆下渗流压力梯度空间分布规律,理论公式计算结果与试验结果一致性较好。3)渗流压力梯度趋于稳定后,理论值与试验值误差为4.4%~29.0%,理论值均偏小,误差处于可接受范围内。4)排水诱导驱替注浆在一定程度上可诱导浆液定向扩散,在饱和承压水砂层内部形成预期的定向加固区域。根据现有的注浆施工经验与试验研究,当注浆材料为双液浆时建议排水诱导驱替注浆最大间距控制在50~90 cm。

基于储量有效动用规律确定水平井加密调整策略

在直井反九点井网的对角油井之间加密水平井,是水驱油藏实现液流改向、提高储量动用效果的有效井网调整方式。基于典型注采井网调整方式,利用渗流力学保角变换和镜像反映原理,建立了井间对角线加密水平井注采井网渗流模型,并提出了评价注采井网储量动用效果的方法;结合实际油田参数,计算分析了不同条件下,直井反九点井网加密调整后注采单元中的储量动用变化规律;综合储量动用效果和开发实施条件,确定了九点井网对角加密水平井的合理水平井长度及合理生产制度。研究结果为水驱油藏注采井网加密调整和注采调控,提供了新的调整思路和分析评价方法。

各向异性油藏水平井加密矢量组合井网合理调整策略

各向异性油藏经长期水驱开发后,常表现出平面驱替不均衡、开发效果差的特点,为实现水驱液流改向、提高储量动用效果,达到均衡驱替开发,如何有效进行井网调整是关键。采用在反九点直井井网的对角油井间加密水平井的方式,利用渗流力学保角变换和镜像反映原理,建立井间对角线加密水平井注采井网渗流模型,并提出评价注采井网储量动用能力及动用效果的方法。结合油田实际参数,分析在储层具有渗透率各向异性的条件下,水平井加密后注采单元中的储量动用规律;综合储量动用效果和开发实施条件,确定了各向异性油藏井间对角线加密水平井的合理长度及开发制度。结果表明,该水平井加密模式对储层具有渗透率各向异性时有较好的适应性,加密水平井合理长度约为原井网对角线井间长度的0.5倍。

Breach mechanism and numerical simulation for seepage failure of earth-rock dams

In this study,a numerical model,which can capture the full process of the development of seepage passages,the collapse of dams and the failure due to overtopping,is proposed for earth-rock dams.The critical incipient velocity for the occurrence of seepage failure is derived by analyzing the forces acting on soil particles in the seepage passage.The sediment transport formula is proposed to simulate the erosion process and the evolution of breach within the dam.In this model,the grain size distribution,the compaction density and the strength of dam materials are reasonably accounted for.Furthermore,the influences of the direction of seepage paths,the slope of the dam and the velocity of water flow on the amount of erosion are also taken into consideration.The proposed model and the corresponding numerical programs are employed to simulate the development of breaches and discharge of two typical cases due to seepage failure.The development of breaches,the history of discharge and the peak flood flux predicted by the numerical models are rather comparable to the measured data,which confirms the validity of the proposed model and the feasibility of applying the model in evaluating the disaster consequences and preparing the emergency counter measurements in the case of dam collapse.