基于Fluent软件小型非连通型溶洞注浆数值模拟及裂隙数量影响

[目的]溶洞的注浆处理是地铁隧道工程中的难点,施工时溶洞的不恰当处理极易引发事故,因此有必要对小型溶洞裂隙数量和注浆压强之间的关系进行研究。[方法]针对需注浆填充的城市小型非连通型溶洞(体积不大于8 m 3)的裂隙数量不确定问题,采用Fluent数值模拟软件中的多相流Mixture模型进行不同裂隙数量的溶洞注浆数值模拟,计算模拟注浆时,测试区的注浆压强随时间的变化情况,并与实际工程溶洞注浆压强数据进行对比分析。[结果及结论]对于体积不大于8 m 3的小型非连通型溶洞,其模拟注浆时测试区的注浆压强与裂隙数量呈平方反比关系,注浆压强随着裂隙数量的增加而降低;当裂隙面积达到0.048 m 2时,注浆压强不再降低;注浆压强随着裂隙位置的增高而降低。在实际工程中,可通过对比同类型体积不超过8 m 3小型非连通溶洞之间的注浆压强数据,判断溶洞的相对裂隙数量,调整与优化后续的注浆方案。

充填型岩溶隧道仰坡滑塌机制及稳定性控制技术——以宜宾巡场至玉和公路下坝隧道出口段为例

为解决充填型岩溶隧道进洞过程中引起的仰坡滑塌问题,利用现场调查和MultiFracS多物理场断裂分析软件,对隧道进洞过程中仰坡体内裂缝发展过程和围岩变形情况进行分析,提出洞口仰坡加固措施并进行效果评价,得出如下结论:1)连续降雨是引起仰坡滑塌的直接原因,随着含水率的增加,碎石土充填物抗剪强度降低,溶腔区位移变化显著且出现微裂隙;当含水率增加至20%时,溶腔区裂缝进一步发展,局部出现开裂,地表滑动位移不断增加。2)隧道进洞施工扰动加速了地表覆盖层与下伏基岩间贯通裂缝的形成,仰坡体呈现整体滑动趋势。基于现场调查和数值分析,采用“缓坡+钢锚管/锚索框架梁”的仰坡防护形式,用注浆钢锚管替代锚杆和部分锚索,能够避免溶腔内碎石土在雨水下渗中产生变形破坏。经现场实测数据验证,加固后的仰坡在隧道二次进洞过程中处于稳定状态,隧道洞内变形和地表沉降均得到了有效控制。

三维隐伏溶洞对临近隧道围岩破坏特征的影响

针对贵州紫金部分矿井巷道围岩存在溶洞经常导致地下工程围岩呈现不稳定状态或剧烈破坏现象这一典型工况,利用简化的类岩石试样开展真三轴压缩试验,结合声发射和内窥摄像头监测围岩的变形和次生破坏行为.研究表明:1)溶洞将导致试样z轴峰值荷载降低约25%,次生破坏的出现时间更早,且主导性破坏更加集中地出现在峰值应力时段. 2)位于隧道右上侧的溶洞导致隧道右侧围岩呈现一种新的板状破坏,即破坏由隧道-溶洞的中间岩柱起始、沿隧道右侧壁表层围岩纵向发展、并最终形成岩块向内移动,该类型破坏的起始位置和岩块厚度与典型板裂破坏明显不同. 3)压缩型应力和剪切破坏在隧道围岩的板裂破坏过程中占据主导地位,且由于三维溶洞位于隧道右上方,其对隧道下方和左侧围岩的影响相对较小. 4)球形溶洞导致其与隧道之间的岩体内出现更为密集的次生拉伸和剪切裂纹,即该区域内岩体破坏程度明显高于其他位置.

枣庄某区域岩溶塌陷诱因及治理研究

为进一步探明岩溶灾害塌陷发育特征及诱因,提高地质灾害治理成效,以枣庄某区域为调查研究区域,对岩溶塌陷分布规律、塌陷特征进行分析,并对该区域诱发塌陷的机制展开进一步探讨。研究确定了岩溶裂隙是产生塌陷灾害的基础条件,覆盖层的岩性结构是塌陷产生的主要因素,地下水过渡开采是塌陷产生的直接原因;确定了以渗透潜蚀、真空吸蚀和失托加荷效应为主的3种岩溶塌陷现象形成机制。针对该区域岩溶塌陷实际情况,提出通过对区内塌陷体及岩溶塌陷地表隐患点进行地面裂缝监测预防,通过减少城市水厂的开采量,关停区内中小型污染企业以减少开采岩溶水的方式进行灾害治理,为有效控制岩溶塌陷灾害提供一定的参考。

深圳市某地铁车站深基坑底部涌水治理技术探析

在灰岩富水岩溶区、褶皱破碎断裂带进行地铁车站深基坑施工,要面临许多施工不确定,尤其是深大基坑开挖至邻近垫层标高坑底涌水是工程施工中的重大事故隐患,迅速、精准查找出涌水通道和涌水原因是处置解决问题的首要任务。以深圳某地铁车站深基坑开挖过程中涌水为背景,全面、系统分析了形成涌水的原因,针对深基坑底部水力劈裂型涌水具体工况,采取了行之有效的应对措施,使得涌水得以治理,保证了基坑后续施工正常进行。

混凝土灌注桩钻芯检测常见问题分析

对于普通抽芯,借助孔内摄像技术辅助分析了灌注桩钻芯检测中检测桩桩长的确定、桩身混凝土芯样严重蜂窝、连续沟槽、破碎及松散的区分辨别及判定、桩身水平裂缝和竖向裂缝缺陷位置和范围的确定、桩底沉渣厚度综合判定以及持力层溶洞位置及溶洞深度的确定等常见问题,进而对缺陷桩给出合理且精确的判定。本文对钻芯检测缺陷桩的判定,具有一定的指导意义。

跳仓法在超大体积混凝土筏板基础中的应用

基于岩溶工程地质条件,针对超长、超厚、超大体积混凝土筏板基础结构跳仓施工技术问题,以具体工程应用为背景,通过介绍施工部署、板块划分、浇筑方案、成品养护以及裂缝控制措施,总结跳仓法施工应用技术重点及难点,分析结果可为同类工程项目施工建设提供一定经验参考。

古交矿区奥灰岩溶发育特征及主控因素研究

为查明古交矿区奥灰岩溶发育特征及控制因素,通过对野外地质观查、水文地质钻孔资料对比及室内试验分析得出:峰峰组顶底分别发育一段相对隔水层,中间为第1岩溶含水层,上马家沟组底部为相对隔水层,上部分别为第2、3岩溶含水层;奥灰顶部充填型相对隔水层受古构造运动控制,奥灰强弱相间的岩溶现象受其岩性韵律组合的控制,泥灰岩段成为裂隙岩溶含水层段是因为石膏层的盐丘作用产生了似层状的膏溶角砾岩带、压碎岩带和裂隙带。研究认为古交矿区峰峰组顶部近30m厚的充填型隔水层及下段泥灰岩石膏层可作为隔水关键层。

重庆中梁山地区隧道工程影响下岩溶塌陷形成演化模式及防治对策

重庆市中梁山是重庆市东西向交通通道的天然屏障,严重阻碍城区经济发展,隧道可快速穿越褶皱山区,但隧道工程施工常常诱发严重的岩溶塌陷、地下含水层破坏、地表水疏干等地质灾害,威胁隧道安全施工与当地生态地质环境。越岭隧道施工对区域地下水位疏干的不同阶段,其诱发岩溶塌陷的主控因素发生改变,据此,可将岩溶塌陷发生过程分为两个阶段、两种类型:疏干初期突涌型岩溶塌陷和疏干后期降雨型岩溶塌陷。其中,疏干初期突涌型岩溶塌陷的主控因素为真空吸蚀效应;疏干后期降雨型岩溶塌陷的主控因素为岩溶管道裂隙内水气压力突变。

中国海相油气地质理论新进展

近年来中国海相油气勘探呈现出快速发展势头,一批大型海相油气田被发现,海相油气的地位也愈来愈受到重视。特别是在海相石油地质新理论的指导下,海相油气勘探将进入高速发展时期,这也将会极大缓解东部陆相盆地老油区的勘探开发压力。海相石油地质新理论包括三个方面:在成烃方面,研究认为中国海相不缺乏高有机质丰度的泥质烃源岩,纯碳酸盐岩生烃能力有限;深埋高温下原油裂解成气和高演化阶段的海陆过渡相煤系烃源岩是海相天然气的主力气源;在低地温梯度和晚期深埋条件下,原油的稳定性较高,塔里木盆地液相石油可以赋存在9000m以上的储集层中,因此,塔里木盆地深层石油的勘探潜力很大。在储层方面,TSR溶蚀改造储层在深部更强烈、层间岩溶和顺层岩溶不受埋深限制或影响不明显,将解放深部碳酸盐岩的勘探。在油气成藏方面,大面积、准层状、连续型、缝洞型等油气富集模式的提出,拓展油气勘探的范围、降低了勘探成本;一批古老油藏的发现,提高了在构造复杂区寻找原生型海相油藏的信心。研究认为,近期海相勘探,围绕隆起斜坡部位勘探为主,主体勘探深度可以下移至9000m。

喀斯特裸露坡耕地径流养分流失试验研究

为揭示雨强对喀斯特坡耕地养分流失的影响,运用可调坡度、地下孔(裂)隙度试验钢槽装填土石模拟喀斯特裸露坡耕地,采用人工模拟降雨的方法研究不同雨强下喀斯特裸坡径流养分流失特征。结果表明:(1)雨强为15,30mm/h时地表不产流,雨强为50mm/h时地表有产流;试验雨强下地下孔(裂)隙均有径流产生。(2)地表径流中全氮和全钾流失量均随雨强增大而增大,全磷流失量则先增大后减小;地下径流中全氮流失量随雨强增大呈先增大后减小趋势,全钾流失量与雨强正相关,全磷流失量与雨强关系不明显。(3)雨强为30,50mm/h时养分以地下孔(裂)隙流失为主,其贡献率为100%;地下径流中全氮流失量对其总流失量的贡献率表现为:15mm/h>30mm/h>50mm/h>70mm/h>90mm/h,全磷与全钾为:15mm/h>30mm/h>50mm/h>90mm/h>70mm/h。(4)地表径流量、全氮、全钾流失量和地下全钾流失量与雨强均呈显著正相关,相关系数分别为0.926,0.919,0.982和0.955。15,30mm/h雨强下,径流养分仅通过地下孔(裂)隙流失,50mm/h及以上雨强时养分伴以地表径流流失,且地下流失量大于地表流失量。

隧底岩溶洞对结构稳定影响的理论解

以温克尔弹性地基梁理论为基础,对岩溶地区隧道底部溶洞影响衬砌受力进行研究。简化并推导出隧道拱脚部分等代梁的内力和位移计算公式,对比分析不同溶洞规模、不同介质压缩模量之比情况下梁的受力状态。计算分析结果表明:溶洞填充物压缩模量的变化对衬砌受力有明显影响,溶洞填充物与围岩压缩模量越接近,则溶洞对衬砌受力的影响越微弱,反之,影响效果越显著;溶洞规模越大,其填充物压缩模量的变化对衬砌受力的影响幅度也随之增大;梁的反弯点在溶洞与围岩交界处,且交界处剪力达到最大值,往溶洞方向位移急剧增大,梁段处于不利受力状态,容易产生裂缝。研究结论对隧道底部溶洞的处理具有重要的指导意义。

电法探测矿井涌水通道的地质效果

介绍了电法探测光明煤矿本溪组第４层灰岩含水岩溶裂隙分布的成果，为注浆堵水工程提供了可靠的依据，证明电法勘探是探测岩溶裂隙水通道的有效手段之一。

链子崖危岩体勘查中物探技术的应用

三峡链子崖危岩体防治工程之前进行了大量的调查和勘探工作,为开展整治工程奠定了基础,其中物探技术发挥了重要作用。本文简要介绍了音频大地电场法、甚低频电磁法、电测深法、高密度电阻率法、浅层地震法、声波跨孔法等物探技术探测隐伏裂缝、煤洞、岩溶以及堆积物厚度等方面的应用成果和一些经验。

隧底溶洞处理后衬砌的受力分析

隧道底部溶洞处理时,存在填充物弹性模量大于围岩弹性模量现象,影响衬砌受力状态,可能导致裂缝的产生。针对这一问题,以温克尔弹性地基梁理论为基础,对溶洞处理后衬砌的内力和位移进行计算,并结合数值模拟结果进行对比分析。主要研究结论如下:1)溶洞填充物对衬砌起支撑作用,引起溶洞与围岩交界处附近出现较大剪力和弯矩;2)溶洞段衬砌拉应力增大较快,应加强此段衬砌结构的配筋,加设抗弯和抗剪钢筋,提高结构抗拉及抗剪能力,达到抑制裂缝产生的目的;3)确保溶洞填充物尽量与围岩弹性模量相近,交界处介质的弹性模量连续递变,以改善溶洞段衬砌的不利受力状态。

RGB分频混色技术在塔河油田的应用

随着塔河油田勘探开发的不断深入,非均质性极强的碳酸盐岩储层预测难度越来越大。通过RGB分频混色显示技术,清晰再现了塔河油田奥陶系丰富的古喀斯特岩溶地质现象,包括岩溶残丘、岩溶地表水系及地下水系(地下溶洞系统)等展布形态。其中地下水系是一个重要研究对象,对塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞型储层的假"串珠"(即充填河道)起到去伪存真的刻画识别作用,为塔河油田的勘探开发提供了有力的理论依据。

重庆鱼田堡煤矿采动条件下顶板岩溶地下水运移规律探讨

重庆市位于我国西南地区,五大国有煤矿多位于岩溶发育的丘陵山区,地质条件复杂,为深入探讨重庆丘陵山区采煤条件下地下水的运移规律,在鱼田堡煤矿煤层顶板长兴段灰岩地表投放示踪剂,井下不同巷道水平以及不同采区布置多个接收点实施连通试验。实验结果表明:接收点水样在雨后呈现出Cl^-含量升高、Cl^-含量降低和Cl^-含量不变3种变化趋势,综合连通试验结果及水化学分析得出顶板长兴段灰岩地下水在侵蚀基准面以下向开采工作面排泄,而开采结束覆岩相对稳定的采区基本无长兴段灰岩地下水排泄。研究不同采区的接收点示踪剂变化特征对深入了解地下水的运移规律,以及类似条件矿区布置防治水工作具有参考价值。

大溶隙岩溶地层的有效钻孔堵漏方法

复杂地层钻探问题一直是地质勘探、工程勘察及工程施工钻进中的主要技术难题。分析了复杂地层钻探护壁堵漏的方法;结合宁夏六盘山区东北麓芒硝矿钻探工程,对于大溶隙岩溶地层钻探,提出采用水泥-水玻璃-布袋护壁堵漏方法。阐述了漏失通道的性质和位置的分析方法、护壁堵漏方案和原理、正确确定注浆压力及最大注浆量的方法。

岩溶山区矿坑顶板冒落导水裂隙带高度估算有关问题讨论——以贵州省黔西县青龙煤矿为例

贵州省岩溶山区水文地质条件极为复杂,常规的经验公式对矿井顶板冒落导水裂隙带高度估算结果常常小于矿井实际开采形成的高度,简单、机械地采用常规的经验公式估算矿井顶板冒落导水裂隙带高度并以此确定顶板充水水源的来源,可能导致矿井水防治设计的失误,并影响到了矿井防治水工作。本文以青龙煤矿为例,阐述了该矿矿床水文地质结构特征、勘探阶段估算和矿山开采中实际产生的矿坑顶板冒落导水裂隙带高度差异,分析了造成估算误差的主要原因,提出了岩溶山区矿井顶板冒落裂隙带高度经验公式修正的建议。

塔里木盆地玉北地区中下奥陶统断溶体识别

顺北地区断溶体油藏已成为塔里木盆地油气产量新的增长点。塔里木盆地西南玉北地区作为有利的油气聚集区之一,前期部署在构造高部位的YB1井和YB1-2井获得工业油流,该地区是否存在其它类型的钻探目标是目前的勘探难点。为此,首先开展了玉北地区构造特征分析,认为本区具有走滑断裂发育的构造特征;然后利用实际钻井和地震资料,建立了玉北地区储层地质模型,通过地震波场正演模拟分析了逆冲断层、高角度断裂以及断溶体的地震响应特征;在此基础上建立有利储层地震识别模式;最后利用本征值相干、纹理属性、地震振幅变化率属性开展了中下奥陶统碳酸盐岩储层预测。结果表明,研究区发育与NNE、NE向断裂相关的缝洞型储集体,有利区面积达47.85km^2,储集体特征与顺北断溶体特征高度相似,该储集体的识别为玉北地区下一步勘探目标优选提供了思路。