孟加拉滨海相复杂互层地基真空预压加固特性研究

针对孟加拉国某港口工程真空预压加固中遇到的透水性较差的黏土层和透水性较好的砂土层反复交互出现,可能存在边界透水透气、地基固结规律复杂难以预测、地基加固效果难以预测等问题。依托工程的试验区块及典型施工区块,研究黏土搅拌桩的密封墙密封效果、透水层对固结速度理论计算的影响、复杂互层场地加固后的物理力学特性改变等。主要采用试验检测和试验实测数据与理论计算数据对比分析的方法,对表层沉降-时程曲线、孔隙水压力消散曲线、加固前后的SPT指标、压缩性指标等比较研究。结果表明:黏土密封墙在粉砂地层具有良好的适应性,透水性砂层的存在对于实际场地固结的影响远小于理论或者理想边界条件下的试验,真空预压对于复杂互层地基具有较好的加固效果等。对于在复杂互层地基上的真空预压法加固设计具有一定的参考意义。

四川盆地不同类型页岩气压裂难点和对策

四川盆地内部和盆缘页岩气资源丰富,但由于沉积类型多样、构造复杂,页岩气井压裂测试产量差异大,部分高产井压裂工艺技术推广存在局限性,迫切需要探索和形成针对不同类型页岩气特点的压裂对策和模式。从页岩气高效开发角度出发,通过对比四川盆地已探明页岩气区块地质工程参数特征,依据沉积类型及岩相组合特征、埋藏深度和压力系统,划分出6种类型页岩气:海相中-浅层(深度<3500 m)超压页岩气、海相深层(深度>3500 m)超压页岩气、海相深层常压页岩气、海相新类型页岩气、海-陆过渡相深层超压页岩气及陆相中-浅层超压页岩气。开展数值模拟和实验研究发现:(1)天然裂缝发育及复杂的地应力分布会导致压裂裂缝非均匀扩展和裂缝合并,优化射孔参数和采用暂堵工艺可有效调控裂缝形态,增大改造体积;(2)夹层和纹层影响缝高纵向扩展和支撑剂的运移铺置,提高前置高黏压裂液和小粒径支撑剂用量,有利于裂缝纵向穿层与支撑剂均衡支撑;(3)高黏土页岩强水化作用会导致页岩力学性质劣化和加剧支撑剂嵌入,优化压裂液体系添加剂类型和用量可抑制页岩水化作用。探索并提出了不同类型页岩气水平井体积压裂优化设计原则及工艺技术对策,并应用于丁山复杂构造应力场的深层高压页岩气、林滩场深层常压页岩气、井研-犍为海相碎屑岩新类型页岩气、普光大隆组海-陆过渡相和千佛崖组湖相页岩气开发,提高单井产能显著,为不同复杂类型页岩气高效压裂和效益开发提供经验和借鉴。

Interlayer Prediction Method for Braid River Reservoirs in Offshore Oil Field

The interlayer structure of braid river reservoirs is complex and the interwell prediction is difficult in offshore oil field. Taking CFD11-1 oilfield of NgⅢ sand as an example, based on layer contrasting, the interlayer is divided into muddy interlayer, clay boulder interlayer, and physical interlayer according to lithology. Under the guidance of sedimentary model, we use the geology statistical inversion method to predict the clay boulder interlayer, consistent with the dynamic characteristics of oil production which is used for the prior quality control. The results of this study can objectively reveal the characteristics of interlayer space distribution. Compared with the traditional multi-well comparison and stochastic simulation model, this method is applied to the offshore oil field which is character with wide well space, sparse well network, which has very high application value in predicting the interlayer and deploying of inter-well encryption in the similar oilfield.

地下水浅埋区层状土壤结构对包气带硝态氮累积和淋失的影响

农业过量施肥造成包气带硝态氮(NO_(3)^(-)-N)累积与地下水NO_(3)^(-)-N污染加剧,明确非均质层状土壤结构对NO_(3)^(-)-N迁移过程的影响对防止地下水硝酸盐污染具有重要意义。华北低平原区非均质层状土壤结构分布广泛,地下水埋藏浅,NO_(3)^(-)-N淋滤路径短,是地下水污染的敏感区域。本研究选择位于河北省沧州市南皮县的3个非均质层状土壤结构剖面(P1:含多个薄黏壤土夹层的无施肥草地;P2:含多个薄黏壤土夹层的农田;P3:含140 cm厚黏壤土夹层的农田)和1个对照剖面(P4:相对均质的粉壤土农田),研究层状土壤结构以及农业施肥对包气带NO_(3)^(-)-N累积与淋失规律的影响。结果表明,NO_(3)^(-)-N累积分布层位与黏壤土层深度和厚度相关,3个非均质层状土壤剖面NO_(3)^(-)-N含量均高于相对均质粉壤土剖面,且非均质农田中P3剖面NO_(3)^(-)-N含量峰值(238 mg∙L^(-1))和累积层厚度(100~250 cm)均最大。2018年雨季8—9月含黏壤土夹层剖面NO_(3)^(-)-N淋失量:P3(319.2 kg∙hm^(-2))<P1(383.9 kg∙hm^(-2))<P2(554.7 kg∙hm^(-2)),说明在雨季含厚黏壤土夹层剖面对包气带NO_(3)^(-)-N淋失的阻控效果显著优于含多个薄黏壤土夹层的剖面(P<0.05)。受层状沉积结构和地下水浅埋深的影响,P2浅层地下水NO_(3)^(-)-N浓度的超标率与平均增长速率(93%和2.14 mg∙L^(-1)∙d^(-1))显著高于P4(21%和0.53 mg∙L^(-1)∙d^(-1))(P<0.05)。研究明确了层状土壤剖面对NO_(3)^(-)-N运移具有阻滞作用且黏壤土夹层越厚阻滞作用越强,地下水NO_(3)^(-)-N浓度受包气带层状土壤结构和地下水埋深二者的综合控制。研究结果可为地下水浅埋区地下水硝酸盐污染防治提供科学依据。

发育两类夹层堆积体的降雨入渗试验研究

为研究不同组分夹层对降雨入渗的影响及堆积体内部雨水的运移差异与分布特征,以四川汉源九襄地区深厚堆积体为例,对其内部发育的黏土夹层和碎块石夹层展开现场调查,通过设计两类夹层的两组室内降雨试验,监测堆积体内含水率、基质吸力、孔隙水压和湿润锋的迁移变化,研究两类夹层对降雨在堆积体中入渗过程的影响。结果表明:(1)由于夹层颗粒组分不同,最终导致夹层的渗透性、湿润锋迁移形态、入渗速率及整个堆积体浸透时间等存在显著差异;(2)两组夹层试验中雨水入渗差异显著,碎石组的下渗作用强于侧向扩散,夹层处的下渗速率明显快于两侧,而黏土组的侧向扩散强于下渗,夹层处下渗速度趋近于零,明显小于两侧;(3)黏土组坡脚孔压出现累积性增长,而碎石组孔压消散迅速,且水分主要分布在堆积体更深处,故黏土夹层堆积体整体稳定性低于碎石夹层堆积体。研究结果可为后续降雨对发育软弱夹层边坡稳定性的影响分析提供参考。

人工制备互层土的静三轴剪切力学特性研究

互层土是一种广泛分布的特殊土体,目前对其基本力学特性的认识仍不充分。采用人工制备的粉质黏土与粉砂互层土,通过固结不排水三轴试验对其基本力学特性进行研究,重点分析了层厚比对互层土不排水剪切应力-应变、孔压、抗剪强度及破坏形态的影响规律。研究表明,互层土的力学性质介于两单层土(正常固结粉质黏土与中密粉砂)的力学特性之间,但并非二者的某种简单组合,而是受粉质黏土层与粉砂层的层厚比影响;随着互层土中粉质黏土层厚的增加,其应力-应变曲线由软化型变为硬化型,孔压发展由负孔压转变为正孔压,应变局部化(剪切带)破坏模式受到抑制,粉质黏土层的控制作用逐渐增强。

柱撑粘土矿物层间域的性质及其环境意义

柱撑粘土矿物是近年来受国内外矿物学者广泛关注的矿物材料之一。柱撑粘土矿物层间域是一个特殊的化学反应场所。本文系统评述了氮氧化物、重金属离子、阴离子、肥料养分及有机污染物等环境污染物在柱撑粘土矿物层间域中的催化还原、吸附、脱附、控释及光催化反应机理,着重阐述了柱撑粘土矿物的层间域性质,讨论了它们的环境化学行为对环境的影响和意义。

柱化剂研究进展

柱化剂是层柱粘土的重要组成部分,也是层柱化研究中的主要内容。层柱多孔材料孔结构和性能的可调控性正来自于该领域最活跃的研究对象———柱化剂。本文对柱化剂的研究进展作了较全面的介绍,并将各种柱化剂分为有机、无机和有机 无机三大类七小类。。

柱撑粘土的晶体结构模型

根据X射线衍射、电子探针等实验数据综合分析和理论计算,讨论了柱撑基团[Al13O4(OH)24(OH2)12]7+和[Ti20O32(OH)12(OH2)18]4+在粘土矿物结构单元层层间的分布,铝基和钛基的笼状离子作用范围分别相当于粘土矿物的10个和6个晶胞。羟基铝柱撑蒙脱石层间孔道高度为0.9～1.2nm,直径为1.5nm,理论孔道率为84%,有效孔道率为56%。钛基柱撑蒙脱石的层间孔道高度为1.34～1.60nm,直径为1.0nm,理论孔道率为75%,有效孔道率为50%。根据柱撑离子基团的两种类型,可把柱撑粘土分为Keggin型柱撑粘土和Dawson型柱撑粘土。

交联粘土用于催化裂化汽油吸附脱硫

以具有层间距为纳米级的蒙脱土粘土为原料,经锆交联处理以改善其水热稳定性,以此为载体在层间组装活性金属得到改性蒙脱土,考察了其对催化裂化汽油的脱硫作用。结果表明:锆交联蒙脱土(Zr-MMT)的室温容硫量达到4.05 mg/g,明显高于分子筛和活性炭类载体;所制备的负载活性金属银的脱硫剂,其室温脱硫效果比Zr-MMT提高了1倍,容硫量达到8.26 mg/g。

易盐渍区粘土夹层对土壤水盐运动的影响特征

针对黄淮海冲积平原土壤剖面中粘土夹层普遍存在的现象,在典型易盐渍区开展模拟易盐农田常规种植条件下水盐运移的大型土柱实验,基于长达20年的长系列监测数据分析,系统研究易盐渍区不同土体构型和地下水位等代表性条件下的土壤水盐运移规律和粘土夹层的影响特征。研究结果表明:粘土层有良好的保水和隔盐能力,尤其对表土积盐的抑制效果显著,且抑盐效果随粘土层厚度增加而提升;含粘土夹层土体表土积盐的地下水埋深范围更小,表土积盐高峰出现在1 m左右地下水埋深,全剖面粉砂壤土土体的表土积盐高峰出现在1.5 m左右地下水埋深、且地下水埋深小于阈值2.5 m时极易引发盐渍害;粘土夹层对土壤盐分运移有双重影响,在其可抑制表土积盐的同时,粘土层部位易积盐,水土资源利用过程中需监测和防控其次生盐渍化风险。

交联粘土催化剂的结构、性质和应用

交联粘土是当今备受瞩目的催化材料,在石油加工、精细化工以及环境科学等领域有十分广阔的应用前景。介绍了交联粘土的制备、结构、性质和应用,评述了有关方面的最新进展。

铈改性钛基层柱粘土负载锰催化剂上低温NH_3选择性催化还原NO(英文)

采用离子交换法制备了钛基层柱粘土(TiO2-PILC),并应用浸渍法将Mn负载于其上制得不同Mn含量的xMn/TiO2-PILCs催化剂,考察了催化剂低温NH3选择性催化还原NO(NH3-SCR)活性,研究了添加Ce对8%Mn/TiO2-PILC催化剂活性及其抗水蒸气抗SO2特性的影响.结果发现,TiO2-PILC负载的锰基催化剂具有良好的抗水蒸气性能,但在水蒸气和SO2共存时失活严重.Ce的添加对催化剂活性以及抗SO2能力均有所提高,其中8%Mn-2%Ce/TiO2-PILC在200oC时NO去除率达到95%,同时SO2失活速率明显比其他催化剂低.采用N2吸附-脱附、X射线衍射、NH3程序升温脱附、H2程序升温还原和X射线光电子能谱等技术对催化剂结构和性质进行了表征.结果表明,所制备催化剂具有丰富的中孔结构和较大的比表面积;Ce的添加使Mn在催化剂表面分散性更好,提高了催化剂表面酸性和催化剂氧化还原性能,从而使其活性和抗硫性能增加.

白鹤滩水电站层间错动带的剪切特性

基于白鹤滩水电站层间错动带的室内和现场剪切试验结果,对层间材料、层间材料/母岩接触面(土/岩接触面)的剪切力学特性进行研究。试验结果表明,层间材料和土/岩接触面都表现出无剪胀行为的理想弹塑性力学特性;层间材料的蠕变特性不明显;土/岩接触面的抗剪强度与接触面形貌密切相关,接触面越粗糙,其抗剪强度就越高。比较层间材料的室内和现场直剪试验的抗剪强度可知,试样具有强烈的不均匀性。试样扰动对其抗剪强度的影响要比材料变异性的影响小。尺寸效应使得室内试验获得的内摩擦角要比现场试验获得的大。黏粒含量是影响层间材料抗剪强度的重要因素:随着黏粒含量的增加,内摩擦角减少,黏聚力增大。层间材料的抗剪强度对初始饱和度的变化不敏感。室内试验和现场试验结果在黏粒含量和初始饱和度影响上表现出良好的一致性,说明试样的尺寸效应和变异性只是影响其抗剪强度的次要因素。

交联粘土合成及其在C_3H_6选择性催化还原NO_x中的应用研究

用不同的交联剂溶液与钠基土进行交联反应,合成了不同交联粘土(Al-PILC、Zr-PILC、Ti-PILC)。以合成的交联粘土作为载体负载Cu及其它金属活性组分,考察了富氧条件下C3H6选择性还原NO反应的催化活性。与Cu/Al-PILC、Cu/Zr-PILC相比,Cu/Ti-PILC显示了很好的低温活性和较宽的活性温度范围。Cu的负载方法影响催化剂活性,浸渍法制备的催化剂比离子交换法制备的催化剂活性好。用N2吸附等温线、孔径分布以及漫反射红外光谱研究了交联过程及活性组分的负载对交联粘土结构的影响。钠基土经TiO2交联柱撑后,孔结构和孔径分布有了很大的改变,比表面积和孔容大幅增加。负载活性组分Cu没有改变Ti-PILC的孔结构,只是减少了比表面和孔容。漫反射红外光谱研究发现,经TiO2柱撑后,粘土结构羟基减少,交联剂与粘土结构羟基发生了交联作用。

砂土中粘土夹层对入渗过程影响的试验分析

对水在高渗透性砂内入渗过程中,其内部的低渗透性粘土夹层对入渗过程的影响进行了室内垂直一维入渗试验。通过分析定性得出粘土夹层对入渗过程的影响体现为减渗作用,表现为粘土夹层将均质粗砂中的非线性入渗过程变为夹层内的线性入渗过程,使夹层范围的入渗为一个具有较小入渗率和较小湿润锋推进速度的稳渗阶段。

一种阳离子聚合物黏土稳定剂的合成及性能

以丙烯酰胺(AM),氯化1-甲基-1-烯丙基咪唑(MAC)和烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)制备了AM/APEG/MAC三元聚合物,最佳反应条件:m(AM)∶m(APEG)∶m(MAC)=2∶2∶96,引发剂用量0.6%,pH=1,45℃,单体总质量分数20%。考察了不同条件下聚合物溶液的防膨能力以及对钠蒙脱土(NaMMT)和泥页岩水化膨胀的影响,结果表明:该聚合物在质量分数为1.5%时的防膨率为72%;同时,该聚合物与0.2mol/L的KCl或NaCl复配能够显著抑制NaMMT晶层间距的膨胀,提高泥页岩在水中浸泡后的压入硬度。

聚二甲基二烯丙基氯化铵与粘土间的作用

采用吸附法、红外光谱法及X射线衍射法研究了聚二甲基二烯丙基氯化铵与安丘土之间的作用，考察了作用时间、温度、聚合物浓度和分子量的影响。研究结果表明，分子量较小时聚合物与安丘土之间的作用以吸附为主，分子量增大时桥联絮凝作用增强，即两者之间的作用是通过吸附、絮凝机理进行的。

新型微孔材料——层柱粘土矿物的制备与应用

层柱粘土矿物是一种新型的纳米级类分子筛多孔材料,介绍了层柱粘土矿物的制备、性能及其在催化剂、吸附剂和择形分子筛等方面的应用。

新型两亲性低分子多胺页岩抑制剂的特性

为提高胺类抑制剂的抑制性和抗温性,优选一种新型两亲性低分子多胺BHTA,设计页岩滚动分散实验、抑制膨润土造浆实验、粒度分布测试评价抑制性能.结果表明:BHTA抑制性优于传统的无机盐类抑制剂KCl和国外聚胺产品Ultrahib,能有效抑制黏土水化膨胀和分散,耐温性优良,可用作泥页岩水化抑制剂.采用Zeta电位测试、红外光谱分析、改性膨润土吸水实验及X线衍射分析测试黏土层间距等,探讨BHTA的作用机理,表明BHTA主要通过质子化胺基与黏土颗粒的静电作用、氢键吸附在黏土表面,以静电吸附为主,通过疏水屏蔽作用发挥抑制作用;BHTA单层吸附进入黏土层间,能最大限度降低黏土水化层间距,破坏黏土水化结构.