岩石高压渗透试验装置的研制与开发

为提高对低渗透岩的测试精度,缩短渗透性测试时间,研究岩石(体)高孔隙水压力条件下的渗透、力学特性及其破坏机制,开发研制一套岩石高压渗透试验装置。该套装置可针对大尺寸,不同规格(圆柱体或方柱体)岩石(体)或碎石土还原在其原始地应力状态下进行渗透性及相关力学试验研究。围压、渗透压最大可加到30 MPa,轴向荷载最大可加到4 000 kN。试验通过精确度量渗出水体积的变化进行流量测定,大大提高了测试精度、缩短了测试时间。试样进水端水压以静态伺服阀为主要控制元件,可在脱离计算机控制条件下保持某一稳定水压值不变。在试样出水端采用管路过滤器、调速阀等组件对水流速度大小进行调控,当调节的流速与通过试样的渗透速度达到平衡时,即可在出水端产生某一稳定的水压值,进而在试样两端建立稳定的水压差。计算机调控灵活,具有可视化,可根据实际情况随时调整试验方案,而且操作命令语句可任意加长以满足试验要求。该试验装置解决了高孔隙水压、小水力梯度条件下的各种渗透性、高渗压下力学性质试验研究技术难关,这将为水电工程、石油、核电等领域相关试验研究提供新的测试手段,具有重要意义。

裂隙岩体高压渗透特性研究

随着越来越多高水头电站、深部地下工程的建设,工程中面临更多渗透失稳风险,必须通过现场试验系统研究裂隙岩体的高压渗透特性和渗透稳定性。通过现场揭示和水–岩相互作用关系,探讨裂隙岩体的高压渗透破坏机制和破坏模式。基于多个高水头电站中的高压压水试验和高压渗透试验成果,研究高水头压力作用下裂隙岩体的水力劈裂、渗透变形、抗冲蚀性能、渗透稳定耐久性等特性。研究成果表明,高压条件下裂隙岩体的渗透特性会发生显著改变,变化规律和特征与所作用的水压力、应力赋存环境和物质填充情况紧密相关。

天荒坪抽水蓄能电站岔管区域高压渗透试验

天荒坪高压渗透试验旨在揭示高压岔管所在岩体在高内水压力作用下的稳定和渗透性，以论证可否建造高压钢筋混凝土岔管，并为设计提供允许水力坡降、渗水量、地应力参数及为工程措施提供依据。３只试验孔的试验结果表明，岔管区域总体上环境地应力足够高，但是，２＃岔管附近存在地应力低、渗水量大的局部岩体。

西安市承压含水层高压渗透模拟试验研究

为了揭示在地下水头升降过程中西安市承压含水层的物理及力学性质,采用自行设计的高压渗透固结试验设备模拟西安市承压含水层中细砂高压渗透,研究了在不同竖向压力和孔隙水压力条件下砂柱应变与时间的关系、应力与应变的关系以及砂样的渗透性,同时对比探讨了试验前后砂样微观结构。结果表明:孔隙水压力降低或竖向压力增大时,砂柱发生压缩变形且表现出分段线性的特点;在一定应力范围内,增大孔隙水压力,砂柱变形几乎没有发生回弹或者恢复。根据试验前后颗粒分析曲线、双目镜照相及电镜扫描照片的对比,可以推断砂样在压缩过程中除产生颗粒滑移和位置调整外,部分颗粒被压碎或压裂,由此导致了砂样在地下水头升降过程中颗粒级配发生改变、渗透系数急剧降低以及砂样在不同应力下表现出的分段线性、粘滞性和部分不可恢复等非完全弹性性质。

混凝土衬砌高压水道的设计准则与岩体高压渗透试验

钢筋混凝土衬砌地下高压水道设计中,最主要的问题是防止高压水外渗造成的水量损失和对山体边坡、电站建筑物等潜在的危害,其核心是要对地形地质条件、最小主应力和高压水作用下围岩渗透性、围岩水力稳定性等进行充分的研究。对钢筋混凝土衬砌高压水道设计中的最小覆盖厚度准则、水力劈裂准则、最小主应力准则,以及各个准则之间的关系和运用条件进行讨论。结合天荒坪抽水蓄能电站的研究和实践,重点介绍围岩高压渗透试验的具体实施方法,并对试验成果进行分析,同时给出由节理构造等引起的局部地应力偏低问题的工程处理措施。

现场高压渗透试验

现场高压渗透试验是一种既可以揭示岩体在高压水作用下的渗透变形特性，又可以测定岩体的地应力、临界水力坡降等重要参数，论证是否可以建造钢筋混凝土岔管的一种综合性大型试验。本文简要介绍该试验的试验方法并总结已取得的部分试验成果。

猕猴桃CO2-低温高压渗透膨化干燥工艺优化

为优化猕猴桃CO2-低温高压渗透膨化干燥工艺,在单因素试验基础上,采用二次回归正交旋转组合试验设计方法,研究膨化压差、膨化温度、抽空时间对猕猴桃脆片膨化度、硬度、脆度的影响。通过响应面法优化出猕猴桃CO2-低温高压渗透膨化干燥工艺的最佳参数范围并与N2-低温高压渗透膨化作比较。结果表明:膨化压差、膨化温度、抽空时间对产品的膨化度、硬度、脆度均有显著性影响(P<0.05),3因素之间的交互作用显著;猕猴桃CO2-低温高压渗透膨化干燥最佳工艺参数为:膨化压差1.03~1.1 MPa,膨化温度80~82.46℃,抽空时间90~91.61 min。将最佳工艺参数范围内膨化制备的猕猴桃脆片与热风干燥的猕猴桃片进行比较,研究表明利用CO2-低温高压渗透膨化干燥制备的猕猴桃脆片内部组织结构更疏松,口感更佳,且VC保留率高。

DG水电站F3缓倾断层原位高压渗透试验分析

DG水电站右岸出露的F3断层纵贯坝址区上下游,延伸长,且断层带内有断层泥、岩屑等细颗粒物质,存在渗透问题。为获得高压水头作用下断层结构面的渗透特性、渗透稳定性及结构面张开压力的可靠数据,通过对F3断层带进行现场原位高压渗透试验,分析F3断层发生渗透破坏的水力坡降,总结出渗透破坏规律,为设计提出了渗透破坏允许水力坡降的建议值。

河南南阳抽水蓄能电站高压渗透试验

简要介绍了河南南阳抽水蓄能电站高压渗透试验的方法及试验成果,探讨了岩体劈裂扩展的渗透破坏特性,分析了在高压水作用下岩体的稳定性和渗透性等特性,阐述了高压渗透试验在高压输水隧洞建设上的重要意义。

以高压渗透试验的方法揭示围岩特性研究

针对抽水蓄能电站在高压水反复作用下的高压洞段,通过高压渗透试验的方法,结合天荒坪、回龙抽水蓄能电站高压渗透试验,介绍了高压渗透试验的方法,分析了在高压水作用下岩体的渗透性、临界压力、地应力、围岩的稳定、岩体的劈裂压力等特性.

天荒坪抽水蓄能电站岔管区域高压渗透试验

国内首例天荒坪高压渗稼试验旨在提示高压岔管所在岩体在高水压力作用下的稳定性和渗透性，以论证可建造高压钢筋混凝土岔管，为设计提供水力坡降、涌水量、地应力参数并为工程措施提供依据。３只试验孔的试验结果表明，岔 管区域总体上环境地应力足够，但２＃岔管附近存在地应力低、在水量大的局部岩体，必须采取工程措施以改善之。

超高压卷式反渗透在垃圾渗滤液膜浓缩液减量化中的应用研究

当前,生活垃圾渗滤液膜浓缩液主要采用碟管式反渗透(DTRO)膜进行减量化处理,但该技术存在投资成本高,运行过程易渗漏、检修繁琐等一系列问题.为解决该难题,本研究创新性地设计了一套超高压卷式反渗透成套设备用于渗滤液膜浓缩液的处理,为替代DTRO和STRO进行垃圾渗滤液膜浓缩液减量化处理提供了新的选择.同时对该套设备进行箱式集成处理,其简便、快捷的设计模式为后期工艺的调整提供了更多可能性.

某抽水蓄能电站高压渗透试验分析

岩体的渗透稳定性关系到地下洞室围岩体的稳定性。以一抽水蓄能电站设计阶段进行的高压渗透试验为例,重点探讨了试验过程中流量Q与压力P之间的关系,岩体的渗流性态以及岩体的允许水力坡降等重要方面。根据不同的P^Q关系曲线,得到呈相对闭合的裂隙明显存在临界水头压力,而具有一定开度的裂隙则不然;随着水头压力的增大,岩体的渗流性态渐趋敏感;而在较高水头压力的持续作用下,岩体的允许水力坡降值则有减小之势。因而认为,进行高压渗透试验,可以更为真实地反映深埋地下洞室围岩体的渗流状态。

低温高压渗透膨化制备猕猴桃脆片工艺

试验以徐香猕猴桃为原料,采用低温高压渗透膨化制备猕猴桃脆片,根据单因素试验结果选取抽真空干燥时间(简称抽空时间)、膨化压差、膨化温度为影响因素;以膨化度、复水比为响应值,设计响应面试验。结果表明,低温高压渗透膨化制备猕猴桃脆片的最佳工艺为:抽空时间2.95 h、膨化压差1.82 MPa和膨化温度70℃,在此条件下实际测得猕猴桃脆片的含水率5.81%、膨化度1.51、复水比2.06。低温高压渗透膨化制备猕猴桃脆片的工艺稳定可行。

反渗透浓缩硫酸锂溶液的应用研究

该实验以江苏久吾高科技股份有限公司为某锂电池企业所提供的膜浓缩工艺方案为背景,验证方案的可行性。通过一级高压反渗透与二级常压反渗透结合的方式将硫酸锂溶液中的Li^(+)在一级浓水段提浓至12 g/L以上,二级清液Li^(+)降至5 mg/L以下。在高压一级反渗透部分选用进口膜与国产膜进行实验对比,为膜的选型提供依据,并介绍了膜的清洗方法以及清洗过程中的注意事项。二级常压反渗透膜选用久吾自产BW-4040F31反渗透膜进行过滤浓缩。通过实验得出结论:在相同的最终浓缩倍数6倍下,国产膜最终浓缩液Li^(+)=14.35 g/L平均通量31.25 L/(m^(2)·h)截留率为99.4%;进口膜最终浓缩液Li^(+)=14.34 g/L平均通量27.7 L/(m^(2)·h)截留率为99.5%。综合考虑各种因素以后选择国产膜在工业现场进行应用。使用BW-4040F31反渗透膜进行二级反渗透实验,最终浓缩10倍,平均通量98 L/(m^(2)·h),最终浓缩液中Li^(+)=1.16 g/L,清液Li^(+)=3 mg/L。

高水头抽水蓄能电站高压岔管围岩非线性渗流分析及渗透稳定性研究

针对抽水蓄能电站钢筋混凝土岔管承载的高内水压力导致围岩高渗压差、高水力梯度等问题,以高压岔管围岩渗流控制为目标,结合现场高压压水试验及其解析模型,定量分析高渗压下岔管围岩的渗流参数,基于单裂隙花岗岩非达西渗流室内试验成果,拟合Forchheimer非达西渗流方程影响因子与渗透率之间的指数型关系式。在此基础上,采用Forchheimer非达西渗流方程、Signorini型变分不等式和自适应罚函数相结合的方法,推导非达西渗流控制方程组及其有限元计算格式,并将其应用于阳江抽水蓄能电站高岔区围岩渗流规律研究。结果表明:高压岔管内水外渗导致防渗排水措施和导水断层附近区域产生了强烈的非达西渗流;采用非达西渗流理论计算的渗漏量明显小于达西渗流理论计算值,且差值伴随着流场非线性的增强而增大。研究成果对于高水头抽水蓄能电站岔管区防渗设计与控制具有参考价值。

对高压压水渗透试验有关问题的探讨

通过介绍高压压水渗透试验原理,分析国内的工程实例,明确试验的意义和目的。提出最高试验压力及压力级差的确定原则,提出模拟实际工作压力进行慢速加压的试验方式,对相关工程试验有借鉴作用。

高压引水隧洞陡倾角断层岩体高压压水试验研究

结合一抽水蓄能电站高压岔管区高压压水试验,详细介绍了具有陡倾角断层岩体的高压压水试验方法及试验成果。探讨了岩体高压下水力劈裂区扩展的波动理论和渗透破坏特性,明确了岩体与土体渗透破坏形式差异。试验首次对岩体内的渗透压力和变形进行了同步测量,以了解高压条件下岩体的渗透变形特性。在高孔隙压力作用下,岩体的变形发展试验成果表明,岩体应力和稳定性分析过程中孔隙压力的作用不可忽视,因此采用耦合理论对高孔隙压力环境下的工程岩体进行分析有助于降低围岩失效风险。

高温高压非常规储层渗透率脉冲法测量及分析

随着超深层致密砂岩气藏、页岩气藏等非常规气藏的大规模开发,非常规储层渗透率测试难度大、时间长、精度低等问题逐渐凸显。为提高在高温高压条件下测量储层岩石渗透率的准确性,依据高压脉冲渗透率测试原理,假设一维可压缩流体,且高压下岩石具有可压缩性,优化求解过程并推导出高压脉冲渗透率完整且实用的表达形式;考虑储层高温高压地层环境,设计并开展高温高压脉冲渗透率测试实验。提出压差保持程度概念,用以揭示压力脉冲衰减不同时段的变化特征。开展了高压脉冲渗透率与孔隙压力、压差保持程度、标准克氏渗透率以及常规脉冲渗透率的误差分析研究。结果表明:压差保持程度在20%~50%的压差衰减实验数据可准确计算岩样的脉冲渗透率。保持有效应力不变,不同渗透率范围的岩样所受高孔隙压力的影响不同。高压脉冲渗透率与其他渗透率相比,更加接近实际高温高压地层环境下的岩石渗透率。该渗透率测试方法快捷、准确,具有其独特的优势,是深层非常规气藏储层物性测试评价的有效手段。

基于高压反渗透方式的船用海水淡化装置研究

通过对基于高压反渗透方式的船用海水淡化装置的结构进行研究,对其建立数学模型,得到了影响系统产水流量的主要因素,并运用Simulink对某一实际工况进行建模仿真,以便优化系统结构和控制参数。