波流耦合影响下分层海床隧道周围砂土渗流孔压及液化分析

目前针对波浪作用下海底盾构隧道周围渗流场的既有理论研究一般将衬砌考虑为不透水介质,较少考虑隧道衬砌的渗透性,尤其是较少考虑波浪与海流共同作用对隧道的影响。此外,既有理论一般将海床视为均质且各向同性工况,忽略了实际情况下分层海床的影响。首先,基于波流共同作用下的海床表面的动力边界条件,采用传递-反射矩阵法得到波流共同作用下自由分层海床的孔压响应;其次,采用镜像法建立了由于隧道存在引起的砂土摄动压力控制方程,并利用砂土与衬砌间渗流连续条件获得了该方程的Fourier级数展开解析解;接着,采用叠加原理得到了波流共同作用下分层海床中隧道周围砂土的渗流压力响应及液化判定解答。最后,将理论解析解与数值结果及已有的试验结果进行对比,获得了较好的一致性。此外,针对海床渗透性和隧道衬砌渗透性进行了影响因素分析。结果表明:海流顺流会增大海床中的孔压和液化程度,逆流会减小海床中的孔压并抑制海床的液化,且流速相同时海床对逆流响应的相对差异总体上也大于顺流;当分层海床上层渗透系数较大时(k+s>1×10^(-2)m/s),海床整体孔压较大,且第一次分层处孔压变化明显;当隧道衬砌渗透系数较小时(k+l<1×10^(-6)m/s),隧道对超静孔隙水压在海床内传播“阻挡”效应明显。

基于显微CT的构造煤渗流孔精细表征

利用显微CT技术对重庆市中梁山南矿构造煤的渗流孔进行了精细定量表征。研究发现:构造煤孔隙直径一般小于10μm,但不同类型构造煤的孔隙分布特征有着明显差别。随着构造变形的增强,煤的孔隙数量、面孔隙度逐渐增大。原生-碎裂煤的孔隙以原生孔为主;碎裂煤脆性破坏加剧,角砾孔增加;碎粒煤碎粒孔和微裂隙发育,平均孔径加大;鳞片煤受到强烈剪切作用,煤颗粒在脆性破碎的基础上,同时具有韧性变形特征,包括局部揉皱和粉末状糜棱质,充填部分孔隙,造成平均孔径下降。构造煤孔隙三维建模表明,随着应力作用的增强,构造煤的孔隙度、孔比表面积、孔体积及最大连通孔隙团不断增高。

超临界CO_(2)-H_(2)O流体对煤渗流孔隙结构的影响

深部煤层封存CO_(2)过程中超临界CO_(2)(SCCO_(2))对含水煤层渗流孔隙结构的改变很大程度上决定了CH_(4)的采收率;为此,基于SCCO_(2)地球化学反应装置,模拟了温度45℃、压力12 MPa下含水比例较低的SCCO_(2)-H_(2)O混合流体(质量比SCCO_(2)∶H_(2)O=10∶1)与不同煤阶煤(长焰煤、气煤和无烟煤)的相互作用;通过压汞法研究了煤渗流孔隙对SCCO_(2)-H_(2)O的响应,采用热力学分形模型探讨了SCCO_(2)-H_(2)O对渗流孔隙非均质性的影响。结果表明:SCCO_(2)-H_(2)O作用增加了所有煤样的孔隙度和孔体积,造成渗透率增加,但不同煤阶煤的渗流孔隙对SCCO_(2)-H_(2)O的响应表现出差异性;SCCO_(2)-H_(2)O作用后,长焰煤渗流孔体积显著增加,气煤中孔含量明显增大,无烟煤中-大孔体积略微升高;煤样渗流孔体积的增加可归因于矿物的化学反应和溶解迁移、水分的散失和吸附溶胀,其中矿物含量及其分布很大程度上决定了流体作用后不同煤阶煤渗流孔隙结构的变化特征;SCCO_(2)-H_(2)O作用降低了渗流孔隙的非均质性,造成孔隙结构趋于简单,孔隙连通性增强,渗透性提升。

智能摩擦材料界面微孔渗流各参数间的逻辑模型

分析了微孔渗流中的界面现象及其作用;讨论了温度、压力等参数变化时,界面参数、多孔介质参数的变化导致界面现象的变化,从而影响流体在微孔中的行为。为表达这些规律,建立了微孔渗流参数关系的逻辑模型。

软土渗流的圆孔微观模型构建与实证研究

软土渗流过程中,由于其颗粒微小,导致结合水层较厚,结合水的粘滞性和抗剪性能对孔隙水渗流起着显著的阻碍作用.软土圆孔微观渗流模型从微细观层面综合考虑结合水的粘滞性、抗剪性能、土颗粒表面电势、导电率、离子浓度及其电价和孔隙直径等参数对渗流特性的影响,其计算结果与实验数据吻合度高,对于软土工程的渗流计算及工程借鉴具有重大意义.

基于卸压煤层气开发的构造煤储层孔渗特征与类型划分——以淮南矿区为例

在淮南矿区卸压煤层气地面开发取得积极进展的背景下,应用扫描电镜和汞注入法对淮南矿区构造煤样进行孔裂隙测试,结合井下煤层透气性和试井渗透率测试数据,探讨了构造煤储层孔渗特征。对比分析了卸压煤层气开采现场测试渗透率变化差异,揭示了构造煤卸压开采条件下影响煤层渗透率变化的影响因素及煤体结构差异对煤储层改造的控制作用,提出了构造煤储层类型划分方案。研究表明:随着构造变形的增强,煤中外生孔裂隙规模增大,孔容、中值孔径、孔隙度等参数增大,煤储层渗流孔含量与构造变形呈正相关,但地层条件下构造煤储层的渗流性受储层压力、煤体结构、地下水等因素控制。构造煤储层特性决定了当前原位煤层气开发技术的不可行性;而卸压煤层气开采有效解决了构造煤储层渗透率低、压力传递困难以及压裂改造效果差等技术难题,卸压开采对煤储层的改造导致的"卸压增透增流"效应主要受煤体结构控制。煤体变形越强,改造效果越好,基于不同煤体结构构造煤储层中渗流孔的含量与改造效果的一致性,认为糜棱煤是卸压煤层气开发的优质储层,碎粒煤是较优质储层,碎裂煤和鳞片状煤是一般储层,原生结构煤是不利储层。

饱和砂土中孔隙水压力的计算方法

孔压分解为体变孔压、脉动孔压和渗流孔压三部分，并重点讨论了与砂土液化密切相关的体变孔压的产生机理并给出了计算方法，该方法可以使实际工程计算得到简化，结果是令人满意的。

淮北朱仙庄矿构造煤孔隙结构及其分形表征研究

基于压汞法对淮北朱仙庄矿的构造煤孔隙发育特征进行了研究,采用Menger海绵模型对样品的渗流孔和扩散孔发育特征进行了研究。研究结果表明:构造对孔隙结构的改造作用随着孔隙尺度的减小而减弱,煤体结构变形增强,大孔和中孔的孔容增幅显著,过渡孔孔容有一定程度的增加,微孔孔容变化很小,孔隙结构变得复杂;分形维数对构造煤孔隙结构特征和煤体变形特征具有良好的表征作用,随着煤体变形增强,分形维数呈增大趋势,脆性变形阶段分形维数缓慢增大,样品分形差异逐渐变大,韧性变形阶段,分形维数显著增加,样品分形差异性相对减小。随着分形维数的增加,样品的孔容和孔隙度呈指数增大趋势;渗流孔的孔容比呈负指数形式减小,扩散孔的孔容比线性增大,分形维数D<3.1时渗流孔所占比重高,随分形维数增大扩散孔孔容所占比重逐渐超过渗流孔;渗流通道增多,气体吸附能力增强,煤储层的渗透率往往减小。

吴堡县横沟水源地HS3渗流井的设计与施工

渗流井取水是利用河床松散砂砾石含水层为天然滤床开发地表水、地下取水的一种给水技术。结合吴堡县东部河谷区横沟段三号渗流井(HS3渗流井)施工实例,对渗流井的取水原理、设计思路、施工方法及技术要点进行了总结。

黄河晋陕峡谷漫滩水源地试验性渗流井设计

本文针对黄河晋陕峡谷漫滩水源地试验性渗流井的施工实例,介绍了渗流井的设计和主要施工技术措施,可为类似应用提供借鉴。

大口径辐射井取水工程浅谈

陕北地区地下水资源十分贫乏，随着工业和生活用水量的不断增加，供水问题变得日益突出。大口径辐射井可以有效地增大集水断面，截取地下水径流，最大限度地富集有限的水资源，提高出水量．在地下水极度匮乏的地区，为开采利用地下水的有效方法之一。

堆浸工艺中溶浸剂的作用机理与流动特性

分析了溶浸剂的作用机理,认为堆浸浸出过程是一个多相反应动力学过程,浸出速度与溶解化学反应速度、反应物和生成物的扩散速度等因素有关。根据多相反应扩散动力学理论,给出了化学溶浸剂溶浸开采金属的定量描述。在假定裂隙岩体为拟连续介质,流体在整个岩体中的流动规律服从Darcy定律的条件下,导出了溶浸剂在多孔介质中流动的孔-裂隙二重非稳定渗流数学模型。

丹江口初期大坝29坝段混凝土层缺陷检查与处理施工技术

为确保丹江口大坝加高后大坝安全运行，对29坝段29L101—2号裂缝检查孔出水渗流、渗压观测和相关分析，采用反向压气水下检查的方法，查找到渗水来源是该坝段上游面高程105．8—106．6m混凝土不密实缺陷所致，针对混凝土层缺陷情况进行了合理的处理设计和施工，处理后检查孔渗水压力为0、新设排水管无渗水，达到了消缺补强的作用。本项设计和施工技术可供类似工程借鉴。

淮北矿区许疃矿构造煤类型及其孔隙特征研究

通过手标本及电子显微镜对研究区发育的构造煤进行观测,不同类型构造煤在宏观及微观变形特征方面差异性显著。利用分形理论结合压汞实验数据对构造煤孔隙特征进行了研究。研究结果表明:随构造变形程度增强,总孔容、孔隙度整体呈增大趋势,韧性变形阶段尤为显著,而孔隙连通性逐步变差;孔隙特征对构造变形作用的响应程度随孔隙尺度的减小而变弱;基于压汞数据的分形维数仅能有效表征大孔及中孔的孔隙结构特征,分形维数随煤体变形程度的增强而增大,孔隙结构呈现多样化及复杂化;大孔孔容和渗流孔比重与分形维数呈正线性相关,而中孔孔容与分形维数呈正指数相关。

基于非理想气体流动模拟的无烟煤纳米孔隙中CH4流动规律

基于沁水盆地南部无烟煤纳米尺度渗流网络模型,开展了考虑滑流、扩散、气体解吸/吸附和达西流动的CH4运移渗流物理仿真模拟,探讨了无烟煤纳米孔隙视渗透率和CH4的微观流动形态.研究发现,渗流物理仿真模型量化了滑流、扩散以及气体性质对视渗透率的作用,受CH4滑流和扩散的影响,无烟煤纳米孔隙的视渗透率大于达西渗透率.无烟煤纳米孔隙视渗透率与切向动量协调系数(β)、气体压力和孔径具有显著的负指数关系;Knudsen数(Kn)随气体压力降低和孔径减小,以非线性趋势增加,受其影响视渗透率表现为非线性气体压力关系;滑移系数则随β和气体压力的降低而升高.当β<0.1、气体压力小于等于8 MPa时,孔径为2~50 nm的中孔和孔径为50~100 nm的大孔中的滑流和扩散作用迅速增大,对CH4产出和煤层气开发效率至关重要.