砂泥岩储层水力裂缝穿层规律数值模拟

水力压裂是实现页岩气高效开发的主要技术之一,而层理面是影响水力裂缝三维几何形态展布的关键因素。目前国内外学者已经探究了页岩储层层理面对水力裂缝纵向扩展的影响,但是对砂泥岩互层条件下水力裂缝纵向扩展规律缺乏认识。基于线弹性断裂力学理论,构建了耦合应力-损伤-滤失的多层理水力压裂裂缝扩展模型,并分析了储层应力场变化、地层倾角和层理面抗张强度对水力裂缝纵向扩展的影响。对比微地震监测结果,该模型的准确率可达95%以上。模拟结果表明,水力裂缝在贯穿砂泥岩层理面过程中的扩展动态可划分为三个阶段,储层应力场变化、地层倾角和层理面抗张强度决定了第三阶段水力裂缝的延伸方向;低应力差和低地层倾角储层有利于层理面开启,高应力差和高地层倾角储层有利于水力裂缝纵向扩展;随着层理面抗张强度的降低,层理面开启程度也随之增加,主要是由于层理面抗张强度越低,打开层理面耗费能量越小。

薄砂体预测的地震沉积学研究方法

立足砂泥岩薄互层地质背景下厚度小于λ/4(λ为地震子波波长)的单砂体地震储层预测,按照精细地层划分→砂体平面形态分析→砂体厚度预测的研究流程,提出地震沉积学研究思路。除曾洪流等倡导的地震沉积学研究规范涉及的井-震高精度层序格架、地震岩性分析(地震子波相位调整)、地层切片制作等核心研究内容之外,认为以细分岩性为基础的压实校正及古地貌恢复、邻层干涉压制、井-震联动的地层切片浏览、非线性地层切片等技术可准确预测薄砂体平面形态。在精细地层划分方面,地震同相轴的等时性分析技术有助于优选与地质等时界面吻合的同相轴作为层序界面,而基于精细合成记录制作和时深转换的井-震精细对比,可以实现高级层序界面的识别和追踪解释。薄砂层厚度预测方面,除常用的振幅-厚度分析技术和峰值频率技术之外,认为振幅-频率融合和遗传化神经网络技术等综合地震属性预测方法同样可以实现对薄砂体厚度的半定量或定量预测。该方法对准确刻画薄互层中的单砂体具有指导意义。

土砂互层隧道塌方及演变规律的模型试验研究

塌方作为软弱地层隧道施工建设的一个重大安全风险,在层状地层隧道建设中尤其值得格外关注。隧道塌方的预防和管控得益于其表现及演变规律的全面掌控。以第四系土砂互层地层隧道为研究对象,通过相似模型试验并结合数字图像处理技术,首次研究得出土砂互层地层隧道塌方特征及演变规律。结果表明:(1)围岩破坏非瞬间破坏、而呈渐进性破坏,破坏始于拱脚处围岩裂隙发育并向上扩展、拱脚处围岩产生局部掉块,接着拱顶上方围岩小范围塌落,裂隙扩展和失稳塌落循序渐进,拱顶上方围岩大范围塌落,最终使得拱顶上方围岩不断离层破坏。(2)土砂互层地层隧道拱顶上方围岩破坏表现为"层内围岩剪切破坏,层间围岩离层弯曲破坏"的塌方特征,互层特性对塌方影响显著,跨厚比越大、砂土比越大,塌方破坏越显著。(3)塌方对拱顶上方围岩沉降主要影响范围为1倍隧道跨度,隧道施工建设中应加强上述范围内围岩加固。所得结果能够为土砂互层地层隧道施工建设过程中的塌方防控提供借鉴。

层厚比对互层地层隧道围岩稳定性的影响探究

研究目的:互层围岩开挖易出现台阶溜垮、涌水涌砂等现象,为安全施工,本文以蒙华铁路阳城隧道第四系土砂互层地层隧道围岩为研究对象,通过室内试验、现场试验及数值模拟等方法,探究层厚比对围岩稳定性的影响规律。研究结论:(1)土砂互层地层隧道围岩,黏聚力和内摩擦角随层厚比变化趋势相反;(2)两层土砂互层地层围岩随着土层所占比例的增加,隧道拱顶沉降呈现先减小后增大的规律,两层、三层土砂互层地层围岩土砂比为1∶1或1∶1∶1均匀分布时,拱顶沉降和周边收敛最小,初期支护结构主应力差最小,围岩稳定性最好;(3)不同层厚比土砂互层地层隧道,拱脚水平位移比拱肩水平位移更大,波动范围更广,隧道施工中应尤其加强对拱脚位置处的支护;(4)本研究结果可为土砂互层地层隧道围岩稳定性的进一步研究提供参考,为互层地层隧道的设计和施工提供借鉴。

倾角对土砂互层地层围岩稳定性的影响探究

研究目的:全风化红砂岩和砂质黄土互层地层在我国有较广泛的分布,其敏感脆弱的工程地质特性严重影响隧道工程建设。本文以蒙华铁路阳城隧道为依托工程进行拓展性研究,采用室内试验、数值模拟、现场监测等多种方式深入探讨岩层倾角对土砂互层地层隧道围岩稳定性的影响。研究结论:(1)随着岩层倾角增大,拱顶及左、右拱腰位移呈现互异的变化规律,且具有不同的变形机理;对于拱顶而言,45°为破坏模式转换临界,位移取得最小值43.7 mm;根据左、右拱腰变形差异性,分为非对称变形缓慢发展区、非对称变形快速发展区、非对称变形稳定区、非对称变形弱化区和非对称变形二次发展区五个阶段;(2)拱顶及左、右拱肩处支护结构在不同地层倾角下均有较大主应力,且波动幅度较大,左、右拱肩处应力差值的变化对隧道结构会产生不同程度的影响,当倾角为60°时,两处主应力差值取得最大值1.01 MPa;(3)随着岩层倾角变化,张拉塑性区和剪切塑性区存在不同的分布规律,实际工程中应做好相应抑变措施;(4)本研究结论可为不同岩层倾角产状下的土砂互层地区的隧道设计和施工提供借鉴。

大管棚配合水平旋喷桩支护在细砂-卵砾石土互层隧道中的应用

依托在建国道317线岗托隧道工程,结合细砂-卵砾石土互层围岩的特点,对双层小导管支护、大管棚支护、水平旋喷支护、大管棚配合水平旋喷支护4种支护方案进行了分析,比选出大管棚配合水平旋喷支护为较优方案,并对其支护效果进行了现场测试。结果表明:施工中拱顶处卵砾石土层断裂,细砂下漏导致隧道发生漏砂、坍塌、冒顶等事故,施工中应加强对地表处理、掌子面反压回填等4个关键工序的控制。经现场测试,大管棚配合水平旋喷形成的壳支护能够承受上方土体和交通荷载,并能有效阻止漏砂。

土砂互层隧道大变形控制技术研究——以浩吉铁路阳城隧道为例

针对土砂互层隧道易出现大变形问题,以浩吉铁路阳城隧道为例,通过分析大变形原因、围岩预加固和逐榀换拱等方面,对大变形控制技术进行研究,最后以现场监测结果对大变形段的施工效果进行评价。研究结果表明:1)土砂互层地层围岩性质差,围岩强度不均导致应力集中、偏压以及施工针对性不足等是隧道大变形发生的主要原因。2)围岩压力和格栅钢架应力总体表现为前期波动变化、后期逐步趋于稳定的变化趋势,而喷射混凝土则表现为明显的迅速增长、增长放缓和逐渐稳定3个阶段。围岩压力和支护结构受力变化范围均处于安全状态。3)大变形段支护结构的材料性能未被充分利用。喷射混凝土的最大压应力为1523k Pa,为混凝土极限强度的6.3%;格栅钢架最大压应力值为24553 k Pa,是其极限强度的6.1%。4)对大变形段进行整治后的围岩压力为0~85 k Pa,喷射混凝土应力为-2400~420 k Pa,钢架应力为-33000~1600 k Pa,表明隧道结构处于稳定状态且具有较大的安全储备。隧道现场试验结果表明,本文提出的大变形控制技术对整治土砂互层隧道的大变形问题具有较大的可行性。

砂土液化的工程地质判别法

本文以唐山地震区砂土液化的实际分布为依据,找出砂土液化分布与“地貌单元、地层时代和地层组合”的密切联系,在深入分析这些地质因素与液化机理之间关系的基础上,提出了以地貌单元、地层时代和地震烈度相对应的砂土液化与非液化的“工程地质判别法”,进而指出“更新世Q3及以前的饱和砂层为非液化砂层”的重要结论。这个结论已被认作是普遍规律而纳入中国建筑抗震规范。

松花江哈尔滨段江道科学整治

简述1998年大洪水对松花江哈尔滨江段"槽冲滩淤"的变化及不良人为活动的顾此失彼。建议按泥砂运动规律,科学治理江道。

白浆土人参床土的物理特性

本文研究了吉林省长白山区的另一类主要栽参土壤——白浆土人参床土的物理特性及其对人参生长的影响作用。结果表明,白浆土人参床土的物理特性基本可以满足人参生长对床土物理性状的全面要求。但与暗棕壤人参床土相比,其质地较粘,团聚体质量不高,持水性强而供水能力较差;床土的砂粘比例(物理性砂粒与物理性粘粒之比)和其物理特性的好坏有着明显的正相关关系,并以6:4为宜;床土的水分状况与人参红皮病的发生密切相关,而白浆土床土的质地粘重与团聚体质量差等不良物理性状,是造成其含水过多、排水不畅和红皮病发生的根本原因。

坪床质地对杂交狗牙根草坪恢复能力的影响

以长江水洗沙（粗沙和细沙）与田园土组合为坪床，杂交狗牙根百慕大T一419品种建植草坪，采用模拟践踏器对草坪进行破坏性践踏，通过测定土壤和草坪指标，研究不同坪床质地处理对草坪的恢复能力的影响。结果表明：践踏后，随着沙含量的增加土壤通透性得到改善，75％～100％粗沙及50％～100％细沙处理土壤总孔隙度均大于40％；含沙量为50％～100％处理株高增长率明显高于全土处理；50％～100％的粗沙处理和75％的细沙处理在恢复1个月后，分蘖数明显高于全土处理；全土处理的修剪量明显低于其他8个处理；综合考虑各因素，75％、i00％的粗沙处理、75％的细沙处理在高强度践踏后表现出很好的恢复能力，长江水洗沙按照该比例配比，适合于南京及周边地区应用。

夯实水泥土桩在砂层中塌孔的处理

针对夯实水泥土桩复合地基的承载机理,根据水泥土桩进入砂层的长度不同,采用不同施工方法解决了夯实水泥土桩在砂层中塌孔问题,复合地基承载力满足了设计要求,取得了良好的经济效益。

耙吸挖泥船沙床高度与土粒径在线估计

沙床高度与土壤土质作为调整耙吸挖泥船疏浚策略的重要依据无法通过传感器直接测得。针对这一问题,结合动态沉积模型对沙床和与土质相关的土壤粒径进行分析,对疏浚过程土质的变化方式进行两种模拟,以"新海凤"号为例利用实测数据对模型进行校正。通过模式搜索离线估算疏浚工况的土壤平均粒径,采用粒子滤波算法在验证沉积模型的基础上对沙床高度与土质粒径进行在线估计。仿真结果表明,对粒径建立随机游走模型更能拟合装载曲线,同时沙床高度也受疏浚土质的影响。理论成果为疏浚工程提供参考,并将应用于挖泥船辅助决策系统中。

底开驳船抛投土沙水下运动特性室内试验研究

揭示抛投土沙的水下运动特性对指导疏浚土的水下抛投作业等具有重要意义。通过对底开驳船抛投土沙的室内物理模型试验研究,分析土沙的水下运动过程及其运动特性。以塑料沙、粉煤灰和长江口航道淤泥为研究对象进行静水抛投试验,分析泥沙粒径、含水率、黏性以及投放水深对抛投无黏性和黏性土沙水下运动特性的影响。采用长江口航道疏浚淤泥进行单向动水抛投试验,分析抛投黏性土沙床面落淤存留率与水流流速之间的定量关系。结果表明:黏性与无黏性抛投土沙在水下的运动过程均可分为拥挤下落、对流沉降、悬移输送、触底崩散和水平扩散5个阶段;泥沙的粒径越大、含水率越低或投放水深越大,泥沙的水下沉降速度越快;单向动水环境下,水流流速越大,现场疏浚淤泥的床面落淤存留率越低,通过对试验数据的回归分析给出了床面存留率与水流流速间的经验关系公式。

砂层地段土压平衡盾构施工技术探讨

广州地铁盾构区间部分穿越陆相洪积—冲积砂层及河湖相淤泥质、粉质黏土层,砂性土层内摩擦角大,渣土流动性差,排土困难,地下水压高时,易发生喷涌现象,因此砂层盾构掘进控制困难,易造成地表沉降。以广州地铁3号线“珠江新城站—客村站”区间圆形盾构隧道工程实践为例,探讨土压平衡盾构穿越砂层地质的施工技术。

富水砂层盾构渣土改良技术

在富水砂层中选择土压平衡盾构机掘进施工，对渣土改良有更高要求和难度。北京地铁6号线东部新城站。东小营站间地质构造为典型的富水砂层，结合该工程采用土压平衡盾构施工的成功案例，对富水砂层渣土改良技术加以总结，为以后类似工程提供经验。

砂石垫层料的工程特性及施工中应注意的问题

对无粘性粗颗粒土多年的试验研究表明 ,采用粗粒土作砂石垫层是高层建筑地基处理的一种方法。总结了多年的应用实践 ,对砂石垫层的作用、砂石垫层料的工程特性。

白刺灌丛沙堆的生态位构建作用

白刺沙包是白刺削弱风速滞留风沙形成的灌丛沙堆。分析指出,沙包发育是白刺的生态位构建过程,通过积沙覆沙蓄水保墒,提高降水有效性;梭梭、沙拐枣则更新覆沙层以构建生态位。砂田和红沙洋芋与之原理相同。

富水砂层土压平衡盾构渣土改良应用研究

在盾构施工过程中,通常要求刀盘范围内的土体具有一定的流塑性和低渗透性,但实际施工时,土体条件往往不具备这种特性。为此,需要对刀盘范围进行改良。文章从土压平衡盾构机的工作原理着手,分析了土压平衡盾构机在砂土地层中施工的主要问题和常见的几种盾构施工渣土改良方法,并以福州地铁2号线桔洪区间土体为试验土样,对比分析了膨润土、高分子材料和聚合物等改性助剂对砂土的改良效果,为指导富水砂层盾构渣土改良提供了有力依据。

某深基坑降水方案及涌水事故处理

详细说明了武汉地区某车站的降水及防水设计,并就施工过程中遇到的涌水事件,对设计方案进行补充和修正,对今后此种地质条件下深基坑工程的降水防水设计有良好的借鉴作用。