地面井分层卸压的煤系气合采原理及方式探讨

为了进一步认识制约煤系气合采的因素,提高煤系合层排采各产层的产气贡献,分别从动力、通道和气源条件出发,分析了煤系气合采的必备因素。基于改变地应力状态提高储层导流能力以及分层改变储层流体压力,满足多层合采动力条件的原理,提出了地面井分层卸压的煤系气合采方式。该方式通过在地面进行定向钻井,在目标储层中进行高压水射流作业,人工创造卸压空间(缝、槽、穴等),改变地应力状态,降低有效应力伤害,增加储层导流通道的数量和开度,提高目标储层压降传递速率。待储层压力降至符合煤系气合采动力条件时进行合层排采,从而提高煤系合采各产气层的产气贡献。相较于常规增产改造措施,此方式能够减少煤系气储层在有效应力作用下的储层伤害,且有助于提高储层压降传递效率,增强煤系气的解吸和扩散,降低多层煤系气合采过程中的层间干扰。在以上研究基础上,认为地面井分层卸压的合采方式主要适用于储层地应力大、产层间距小的煤系气储层,且有望在薄互层煤系气储层增产改造及层间干扰严重的叠合共生煤系储层开发领域进行应用推广。

深部高水平地应力巷道变形机理与控制对策

为解决深部巷道围岩支护问题,保障深部资源安全开发,针对深部高水平地应力巷道工程的变形破坏特征,采用现场调查与数值分析结合的方法对其破坏机理与控制对策进行了研究。结果表明,受埋深大、地应力高的影响,原支护方案下巷道围岩出现了两帮收缩、顶板下沉、支护体变形破坏与底鼓现象。深部高地应力与采动集中应力的叠加作用加剧了围岩变形与劣化,导致巷道锚喷及锚索支护参数不合理,U型钢支架被动受力,支护结构整体承载力不足。结合现场工程地质条件,提出了高地应力锚网索耦合支护、关键部位锚索耦合支护、钢支架壁后充填耦合支护等组合技术措施,同时优化耦合断面,采用顶、底板水平应力扰动控制技术,实现荷载均匀化,有效地遏制了围岩的变形,提高了巷道围岩整体稳定性。

高地应力公路隧道渗漏水病害特征与处治技术研究

为研究高地应力条件下的隧道渗漏水原因及其有效的处治方法,文章通过深入调研与分析乌鞘岭隧道渗漏水病害,找出在高地应力、穿越复杂地层工况下的隧道衬砌、路面渗漏水的原因,并在此基础上提出凿槽引排、疏通隧道中央排水管道、微型渗井+中心水沟等路面渗漏水病害处治方案,取得了较理想的处治效果,可为类似隧道工程问题提供借鉴与参考。

高地应力条件下双护盾TBM隧道管片衬砌施工技术

随着隧道工程建设逐渐向地形地质条件复杂的西部山区延伸转移,高海拔、高埋深、高地应力的超长隧道大量涌现。鉴于目前使用的常规双护盾TBM施工衬砌管片多为借鉴软岩盾构法生产,其所承受的压力计算主要来自于浅埋覆盖层的自重。而在复杂的高地应力地质条件下,现有的管片衬砌支护体系可能会导致管片的破损、开裂、错台等质量问题出现。因此,迫切需要对常规管片及其施工工艺进行改进和加强,以适应高地应力条件下双护盾TBM隧道管片的衬砌施工。本文阐述了对高地应力条件下双护盾TBM隧道管片衬砌施工技术进行的研究。

新乌鞘岭隧道超前地质预报围岩泊松比分析

在新乌鞘岭隧道施工过程中,受极高地应力与复杂应力状态的影响,部分段落极易发生软岩大变形。文章通过分析新乌鞘岭隧道TSP超前地质预报高地应力段的围岩泊松比,提高对F7断层超前预报的可靠性、精确性,准确了解并反映隧道开挖面前方的地质情况,为隧道开挖预防软岩大变形提供了可靠的保障,降低了地质灾害发生的风险,进而指导隧道施工顺利进行,降低隧道施工风险。

某高水头低地应力压力隧洞支护设计与分析

高水头低地应力条件下压力隧洞的安全经济支护一直是水利水电工程中的设计难题,依托厄瓜多尔辛克雷水电站发电引水洞,在挪威准则的框架内,采用钢衬+钢筋混凝土透水衬砌的组合支护型式,构建了考虑地应力影响的钢衬与钢筋混凝土透水衬砌耦合理论模型,以此确定钢衬起点,基于三维渗流场分析,确定高压隧洞钢筋混凝土透水衬砌最佳灌浆深度和压力。通过运行期监测资料分析,工程运行状况良好,表明压力隧洞组合支护各项指标选择是合适的。该研究有效解决了高水头低地应力隧洞安全经济支护难题,保证了压力隧洞结构的安全与稳定。

上海张堰-金山卫隐伏活动断层活动特征及综合地球物理证据

上海城市隐伏断层十分发育,第四纪以来沉积了数百米厚的松散沉积层,受限于其特大城市复杂高干扰环境背景,隐伏断层的探测与活动性特征研究难以取得理想的效果,城市地质安全面临严重风险。文章通过高精度重力面积测量、高分辨率浅层地震勘探等地球物理探测方法,结合周边钻孔地层分层、地应力和年代学测试分析(碳十四和光释光),对张堰-金山卫断层第四纪和现今的活动性开展了探测与研究。结果显示,该断层空间上具有较好的延展性,断层行迹在布格重力异常和地震时间剖面上均有较好的地球物理证据反映。研究认为张堰-金山卫断层为逆冲断层,同时具有继承性和新生性活动特征,总体走向为北西向315°,倾向南西,基岩面断距约10 m,上断点已错断至第四系中更新统内,最新活动时代为中更新世,目前北西向地应力状态易于发生张扭性活动,该断层现今活动性依然需持续关注。此次研究探测思路与成果可为类似城市开展隐伏活动断层探测及活动性分析提供借鉴和参考。

深部高地应力下岩石力学行为研究进展

越来越多的煤矿和金属矿进入深部开采.随着开采深度的增加,一系列工程灾害如岩爆、煤与瓦斯突出、顶板垮落、底板突水等日益严重,且深部开采中巷道与采场的维护理论也与浅部有十分明显的区别.人们认识到这种差别的根源在于岩石所处的赋存环境上的差异,深部与浅部在赋存环境上的差别是所谓"三高"即高地应力、高地温和高孔隙水压,尤其是高地应力条件下岩石表现出十分特殊的力学行为.简要介绍了深部开采现状、深部开采面临的技术难题以及深部岩体所处的高地应力环境,在此基础上,综述了深部高地应力条件下有关岩石力学性质的研究进展,包括高应力条件下岩石的脆-延转化特性、岩石的流变特性、岩石的强度特征、岩石的破坏特征尤其是岩爆等.文章最后指出深部条件下热-水-力耦合模型是一个值得关注的研究方向.

高地应力环境下乌鞘岭深埋长隧道软弱围岩流变规律实测与数值分析研究

在高地应力环境下的软弱围岩中修建深埋长隧道,软弱围岩流变一是个突出的工程地质问题。位于兰新铁路上的乌鞘岭深埋长隧道工程在穿越宽达785 m的断层F7时,软弱围岩发生了显著流变,围岩最大收敛变形超过1 m,对支护结构造成严重破坏。首先,在对乌鞘岭深埋长隧道进行长期围岩收敛变形的基础上,分析乌鞘岭深埋长隧道左、右主洞的收敛变形规律,其研究结果表明左线主洞的收敛变形均大于右线主洞,这是由于进行右线主洞施工时吸取了左线施工的经验;然后,利用FLAC3D对乌鞘岭深长隧道软弱围岩流变进行数值研究,数值分析结果与实测结果较为一致;最后,提出对软弱围岩流变进行工程治理的6条原则。

高地应力区域公路隧道围岩稳定性及施工地质监测预报系统

本文以二郎山公路隧道工程实践为典型实例,建立了一套高地应力区域公路隧道围岩变形破裂现象的调研、监测预报系统。该系统已在工程实践中取得了良好的效果。

高地应力作用下乌鞘岭深埋长隧道软弱围岩流变规律研究

在高地应力环境下的软弱围岩中修建深埋长隧道,软弱围岩流变一是个突出的工程地质问题。位于兰新铁路上的鸟鞘岭隧道工程在穿越宽迭785m的活动断裂带F7时,软弱围岩发生了显著流变,围岩最大收敛变形超过1m,对支护结构造成了严重破坏。本文在对鸟鞘岭隧道进行长期围岩收敛变形的基础之上,分析了乌鞘岭左右两主洞的收敛变形规律。此外,作者提出了对软岩围岩流变进行工程治理的原则。

川东北山前高陡构造地应力精细计算方法

川东北地质构造极其复杂,80%以上都是山前高陡构造。复杂的构造条件给油气资源的勘探开发带来了极大的挑战,特别是对该区地应力大小、方向及展布规律的认识不清,给油气建井带来了很大困难。充分利用测井资料的连续性、经济性和高分辨率等优势,综合运用数理统计方法以及计算机综合成图技术,对该区的岩石力学参数和地应力进行了精细计算与研究,重点建立起适合川东北高陡构造的垂向应力离散分析模型以及水平应力精细求解公式。同时,提出了平均水平应力的概念和取值范围,并针对研究工区实际地质情况进行了深入计算和检验。所取得的成果大幅度提高了对川东北山前高陡构造地应力的计算精度和展布规律的认识。

丽香铁路玄武岩大变形隧道衬砌开裂处理

全面介绍在建滇藏铁路丽江—香格里拉段控制性工程:哈巴雪山隧道高地应力玄武岩大变形引起的隧道衬砌开裂压溃段问题处理方案。通过对隧道衬砌长段落开裂压溃问题的分析,对衬砌开裂压溃极为严重地段,采取弃渣回填反压后全面拆换和支护衬砌加强的处理措施,监测结果表明效果良好;结合隧道出口平导及正洞的变形情况,针对后续段正洞施工,提出超前平导、拱墙自进式长锚杆、双层初支、加强衬砌、仰拱抗拉锚管等系统支护的建议方案。现场初步应用结果表明,该支护方案效果明显,可为同类地质条件大变形隧道修建提供参考。

挤压作用形成异常高压的定量研究

封闭地层受挤压后孔隙体积变小,孔隙中的流体受到压缩却无法排出引起压力升高。基于这一理解,许多文献认为构造挤压作用是形成异常高压的主要原因之一,但目前的研究均只是定性分析,未进行定量计算。以双重有效应力理论和多孔介质弹性力学理论为基础,通过缜密的推导,对挤压作用导致的地层弹性压缩量进行了研究,得到了孔隙压力系数增量的理论计算公式。定量计算结果表明,在特定地质条件下,封闭地层受挤压作用后能使孔隙压力小幅度增大,产生轻微的压力异常,挤压作用导致的孔隙压力系数增量十分有限;挤压作用形成异常高压的条件极为苛刻,只有当地层埋藏较深、强度足够大、围岩的密封性能好、挤压作用发生在最小水平主应力方向、且外挤压力足够大,这些条件同时满足时,才可能产生较大的异常高压;挤压作用难以形成异常高压,一般不是异常高压形成的主要原因。

中尼铁路夏木德至加德满都段主要工程地质问题及地质比选

拟建中尼铁路夏木德至加德满都段穿越喜马拉雅山脉,具有新构造运动及地震强烈、构造应力场强烈、岩浆活动强烈、水热活动强烈、重力夷平面下切强烈、物理风化强烈的特点。活跃的内外力地质作用导致该区工程地质条件极其复杂,边坡稳定性、泥石流水毁、高地温热害、高地应力下硬质岩岩爆、软岩大变形及深大活动断裂错断效应构成了控制线路方案的主要工程地质问题。研究认为:夏木德经吉隆至加德满都(AK)方案走行于吉隆藏布峡谷区,自然坡降相对较缓,有设口岸站条件,受地震影响较小,线路走向与主应力方向近乎平行。夏木德经聂拉木至加德满都(A1K)方案走行于波曲高山峡谷区,自然坡降相对较陡,设站条件困难,地层虽以硬质岩为主,但活跃的内外力作用,导致主要地质问题更为发育。从边坡稳定性、泥石流水毁、高地温热害、高地应力下硬岩岩爆及软岩大变形主要地质问题综合考虑,AK方案优于A1K方案。

市政规划中给排水管网设计的原则与方法探究

排水工程是一个城市很重要的一部分,一流的城市会建设相当优秀的给排水网工程。现在的城市化建设发展迅速,高楼大厦迅速崛起。一个城市的安全不仅取决于建设的高楼,也取决于埋藏在地下的一些小细节。有一句话是＂细节之处见高低＂,因此,做好每一个细节是事情成功的重要一步,同时也是成功的关键。本文主要结合城市化进程中的现状,探讨和交流给排水网管设计的原则,从而更好的改善和促进我国给排水网的建设。

复杂地质条件下隧洞支护结构稳定性分析

为研究隧洞支护结构在复杂地质条件下的稳定性,以新疆塔什库尔干河齐热哈塔尔水电站引水隧洞为例,使用ANSYS Workbench软件建立了热-结构耦合分析模型,用数值模拟的方法分析了高地热、高地应力、地震等荷载作用的条件下,水工隧洞支护结构的稳定性。结果表明,在围岩与一期混凝土间设置隔热层能显著提高支护结构的稳定性,当二期混凝土衬砌厚度为0.25 m且过水断面形状为圆形时,只需适当提高二期混凝土的标号并按规范进行配筋,支护结构即能满足工程安全性的要求;在高地热、高地应力条件下,支护结构的地震位移响应与衬砌厚度基本符合线性关系,衬砌厚度每增加0.05 m结构的最大响应位移平均涨幅为7.72%。但当衬砌厚度较大时,支护结构可能与地震发生较大的响应,不利于结构的稳定性。上述计算结果与结论可为实际工程提供借鉴。

复杂山区铁路隧道软岩大变形防治

高地应力软岩隧道大变形是复杂山区隧道建设的世界性难题之一。本文以原铁道部科技研究开发计划《艰险困难山区高速铁路复杂地质隧道修建技术》课题为依托,从设计和施工两个方面对软岩隧道大变形的控制进行研究,提出了"让抗结合,柔刚相济,组合围岩,共同承载"的大变形控制理念、大变形四级分级方法、适宜于大变形的三种断面轮廓、不同变形等级的长锚杆的支护参数、台阶法施工时"长短锚杆结合,先短后长分次施作"的锚杆施工方法等研究成果,并对软岩大变形隧道采用"大断面+仰拱"法和全断面法的开挖工法进行了探索。

拉萨至林芝铁路地质选线

拉萨至林芝铁路地处欧亚板块与印度板块碰撞抬升形成的青藏高原东南部,地形起伏跌宕、板块活动强烈。受板块挤压碰撞影响,区域内构造发育,崩塌、滑坡、错落、危岩落石、泥石流、高烈度地震与活动断裂、高地温、高地应力等不良地质广泛分布。如何做好地质选线,合理选择线路走向,对于铁路的施工及运营安全至关重要。结合拉萨至林芝铁路选线实践,提出高地温区、高地应力区的选线原则。

隧道超前导洞法地应力释放技术研究

隧道穿越高地应力软弱围岩地层将不可避免地产生洞室大变形,为有效控制变形、保障安全的同时降低工程投资,很有必要对高地应力软岩隧道进行超前应力释放研究。从试验设计、区域地质素描入手,通过对超前洞室水平收敛和拱顶下沉量变形规律的研究、分析,提出了高地应力软岩条件下,洞室大变形与区域地质构造走向、主应力方向之间的辩证关系;结合地层岩性,对不同围岩条件下变形量的差异性做了定性分析。通过对不同支护形式下的变形试验研究,总结了不同支护形式的释放功效和变形特点,对类似工程具有一定的借鉴意义。