吹填土真空固结变形特性的室内试验

为了研究吹填土在真空预压作用下的固结特性和应力应变关系,设计了室内试验装置.在该装置中,吹填土作为一个土单元进行真空固结,通过测量该吹填土体单元在分级真空荷载作用下的体应变和轴向应变过程来研究吹填土的固结变形特性.试验结果表明,吹填土在真空荷载作用下的固结为等向固结,土体的变形各向同性.各级真空荷载作用下,土体的体应变和轴向应变与真空压力之间呈双曲线关系,孔隙比和真空压力的对数之间呈线性关系,且与初始含水率无关.分级荷载下固结时间和变形量表明,超软土在初始阶段的固结在整个固结过程中占据主导作用.试验结果可用于建立吹填软土在真空荷载作用下的应力应变关系和预测真空加固吹填土的固结沉降值.     

红砂岩土体加固的室内单点冲击试验分析

为了研究不同土层厚度的红砂岩土在不同夯击次数下的冲击荷载作用效应,利用相同单击夯击能,通过改变土层厚度和夯击次数对赣南地区红砂岩土进行室内单点冲击试验。通过预埋带编号的小钢珠测试土体的竖向和水平位移,采用自制小环刀取土测试不同位置土体的密度,总结了不同方案下红砂岩土的冲击荷载作用效应。试验结果表明,土体的累计沉降量与累计夯击能基本符合y=Ax/(1+Bx)的关系;土层厚度直接影响土体的最终沉降量,土层厚度越大,土体的最终沉降量也越大;对红砂岩土的冲击加固效果,坑内土体好于坑周土体;夯击能在土中的传播存在一定的影响深度,且土层厚度不同影响深度也不同。由此可知,土层厚度和夯击次数影响红砂岩土的冲击加固效果,其本质原因是两者影响冲击能量在土中的传递。     

变水头压力渗透仪的研制及应用

为了研究荷载对粘性土渗透系数的影响,研制了荷载作用下粘性土渗透系数量测的新型室内试验装置——变水头压力渗透仪,该装置同时具备土样制备、渗透系数测量及位移量测等功能.利用该装置对不同初始压实度粘性土进行了相关试验,测定出不同荷载条件下土体的渗透系数值.通过Origin 8.0软件进行回归分析后,得到荷载与渗透系数的对应关系.     

固化吹填土的渗透性及其分形维数的定量研究

为了研究固化吹填土的渗透性与分形维数之前的关系,采用自配固化剂对上海横沙岛东滩吹填土进行固化,对不同养护时间和不同固化剂含量的吹填土进行室内渗透试验和电镜扫描试验得到固化吹填土的渗透系数和微观图像。通过相应的图像分析处理软件对固化吹填土的微观图像进行处理和分析,运用分形理论得出固化吹填土的粒度分维D_(ps)、孔径分维D_(bs)和颗粒定向分维D_(di),对固化吹填土的渗透性及其微观分形维数之间的关系进行定量分析。研究表明:吹填土在固化过程中,粒度分维逐渐减小、孔径分维和颗粒定向分维逐渐增大,粒度分维D_(ps)、孔径分维D_(bs)和颗粒定向分维D_(di)与固化剂掺量λ和龄期T密切相关;粒度分维D_(ps)越小、孔径分维D_(bs)和颗粒定向分维D_(di)越大,固化吹填土的渗透性越低;渗透系数k与三种分形维数具有很好的线性关系,相关系数R~2都在0.95以上。     

吹填土热力固结和强度特性试验研究

揭示温度对吹填土固结和强度特性的影响,对合理评价热真空预压加固效果具有重要意义.通过自主研发的温控三轴仪,系统开展了吹填土的热力固结和强度试验研究.重点分析了不同温度下吹填土的排水体积、渗透系数、孔隙水压力和固结度的演化规律,研究了固结后吹填土在排水和不排水条件下有效应力路径和应力应变关系,提出了考虑不同温度的邓肯-张模型参数.结果表明,升温过程中,土体固结变形存在明显的三阶段特征:快速增加阶段、缓慢增加阶段和稳定阶段.排水量呈指数关系增长,渗透系数线性增长,孔隙水压力消散加快,固结度逐渐增大,吹填土排水与不排水抗剪强度均显著提高.不排水条件下CSL线斜率M值大于排水条件下M值.升温不排水条件下吹填土有效球应力p′值基本维持不变,升温排水条件下吹填土偏应力q随着球应力p线性增加.确定了不同温度条件下邓肯-张模型参数,提出升温不排水条件下,可采用邓肯-张模型来描述应力应变关系,但在升温排水条件下,可采用邓肯-张模型和线性模型综合反映应力应变关系.     

不同硫酸钠含量条件下吹填超软土的力学特性试验研究

吹填土中所含的丰富的可溶盐对其物理力学特性有着极大的影响.通过配置不同硫酸钠掺量的含盐吹填土试样,研究了可溶盐含量对吹填土强度及变形特性的影响,并利用SEM电镜扫描试验分析了吹填土微观结构特征的变化规律,从微观角度分析了其宏观力学特性的变化机理.研究结果表明:由于钠离子作用,土颗粒吸附水膜的厚度不断增大,粒间吸引团聚作用减弱,吹填土试样内部孔隙增大,结构更加疏松,宏观上表现为强度不断减小(最大降低幅度达44.1%),压缩性相应增大;随着含盐量的不断增加,由于硫酸钠的结晶及相关离子反应导致硫酸钙的生成,吹填土试样内部胶结作用有所增强,强度会出现约29.6%的增长,压缩性相应减小.而当含水量增大时,钠离子对土颗粒团聚作用的影响以及硫酸钠的结晶作用被弱化,硫酸钙对吹填土的增强作用对其力学特性有更显著的影响.试样内部开始有明显的粒间胶结物生成,粒间孔隙减小,颗粒团聚,形成了较明显的团粒结构,土骨架效应显著,宏观上呈现出抗剪强度不断增大(最大增幅约335.5%)、压缩性不断减小的变化特点.吹填土试样在可溶盐环境下的应力-应变关系呈现应变硬化特征.     

絮凝联合真空预压处理吹填土的试验及机理探讨

为了探究盐类对吹填土絮凝作用的影响及选择出最适合此类吹填土的絮凝剂种类及添加量,通过沉降柱试验和两组真空预压室内模型对比试验,研究使用絮凝联合真空预压法对含盐吹填土的加固效果,探究盐类对吹填土絮凝效果的影响。试验结果表明,非离子型聚丙烯酰胺能对吹填土泥浆起到有效的絮凝作用;添加絮凝剂能够缩短真空预压完成的时间;相同条件下,添加絮凝剂会改善土样加固效果并提高真空预压作用的均匀性。     

絮凝联合真空预压处理吹填土的试验及机理

为了探究盐类对吹填土絮凝作用的影响及选择出最适合此类吹填土的絮凝剂种类及添加量,通过沉降柱试验和两组真空预压室内模型对比试验,研究使用絮凝联合真空预压法对含盐吹填土的加固效果,探究盐类对吹填土絮凝效果的影响。试验结果表明,非离子型聚丙烯酰胺能对吹填土泥浆起到有效的絮凝作用;添加絮凝剂能够缩短真空预压完成的时间;相同条件下,添加絮凝剂会改善土样加固效果并提高真空预压作用的均匀性。     

初始泥浆对吹填土抗液化强度CRR的影响

为了分析吹填土初始泥浆（原浆）对吹填后不同深度地层的在地震作用下的抗液化强度CRR值的影响。根据土力学、流体力学和颗粒分选等理论推导出基于吹填土初始泥浆FC值影响下吹填土不同地层的液化指标CRR值变化规律表达式。因此首先基于吹填土颗粒接触状态阈值FCth对细颗粒含量FC对土体CRR值影响进行分类讨论，并结合颗粒自然分选理论，建立吹填土初始泥浆FC值影响吹填土液化指标CRR值变化规律表达式，最后根据现场勘察数据分析其理论模型的可靠性。结果表明：原浆-沉积分层CRR值计算模型能够较好的描述吹填土初始泥浆影响沉积后地层CRR值的变化规律，当FC≥FCth时，粉颗粒参与土骨架构建，对于CRR值呈现出非单调的变化规律，土的性质也由砂土向粉土转变。     

红砂岩风化土路基瞬态饱和区动弹性模量和阻尼比试验研究

连续降雨后的红砂岩风化土路基瞬态饱和区土体骨干曲线、动弹性模量和阻尼比是进行路基动力特性分析的关键因素.为研究红砂岩风化土路基瞬态饱和区在重载列车荷载作用下的动力特性,采用中砂与不同含量红黏土重塑土样进行动三轴试验,探讨了细粒含量、围压对瞬态饱和区土体骨干曲线、动弹性模量和阻尼比的影响.研究表明:含细粒砂土的骨干曲线符合Konder双曲线模型;细粒含量对动弹性模量和阻尼比的影响并不是单调的,而是存在一个临界值,在临界值前后,动弹性模量和阻尼比随细粒含量的变化趋势相反,文中所用试样的临界细粒含量在20%左右;围压对土体动弹性模量和阻尼比有显著的影响,随着围压的增大,动弹性模量增大,阻尼比减小.     

煤层气井压裂引起的渗透率损伤研究

由于煤层的应力敏感性,在煤层气井的压裂过程中,随着高压流体的持续注入,压裂裂缝的产生势必会对附近的煤层渗透率产生影响。针对煤层气井压裂引起的渗透率损伤问题,通过理论计算的方法,建立了压裂引起的诱导应力与渗透率之间的关系式,通过计算实例,分析了压裂引起的渗透率的损伤特征。研究认为:压裂产生的诱导应力和引起的渗透率损伤均在裂缝两侧呈对称性分布;压裂对裂缝附近煤层渗透率会产生直接的影响,渗透率损伤现象明显;压裂引起的渗透率损伤可能是某些已压裂的煤层气井增产效果不明显的原因之一。     

型煤试件在应力场中的瓦斯渗流特性分析

应用实验室自行研制的瓦斯渗流实验装置,通过保持轴向压力不变而改变围压和保持围压不变而改变轴向压力2种加载方式,对型煤试件的瓦斯渗透特性进行了实验研究.通过对实验结果的分析,认为试件的渗透率与其所受的应力状态有密切的关系,随各种应力的增加渗透率降低,围压对试件渗透率的影响比轴向压力大,试件渗透率与各种应力成负指数关系.根据达西定律,结合实验研究结果,推导出煤层瓦斯渗流方程,该方程能够模拟采场周围煤层瓦斯的渗流,对于利用采动应力场提高瓦斯的抽放效率具有现实指导意义.     

水力冲孔卸压增透物理模拟试验及效果评价

水力冲孔技术是应用最广泛的卸压增透措施之一,在松软低透气性煤层取得较好效果。利用自主研发的水力冲孔试验装置开展了水力冲孔试验研究,同时在水力冲孔前后分别进行一次瓦斯抽采试验,基于瓦斯抽采情况评价水力冲孔增透效果。研究结果表明:同一位置的气体压力在水力冲孔后下降更快,靠近冲孔位置的区域受影响较大,而远处区域受影响较小,且增透效果在抽采一段时间后才会显现;为了定量评价水力冲孔的增透效果,基于瓦斯压力定义并推导了等效抽采半径和有效抽采时间两个参数,通过计算得出:通过水力冲孔技术,等效抽采半径增加至原来的1.7倍,而有效抽采时间降低为原来的56%,说明水力冲孔能有效增大煤层透气性,并提高抽采效率。同时发现水力冲孔后气体压力梯度较小,说明水力冲孔是通过促进冲孔附近煤层孔裂隙发育进而降低瓦斯运移阻力从而实现增透效果,因此如何持续、高效地提高煤层孔裂隙发育是水力冲孔技术的关键所在。     

水生植物根系对膨润土防水毯渗透性能影响

土工复合膨润土防水毯(GCL)是常用于湖底防渗的新型材料,但湖泊水生植物根系的生长可能对GCL的防渗效果产生影响。为探究植物根系穿透下GCL的渗透性能,选取再力花、芦苇、香蒲等植物开展室外模型试验,并采用GDS全自动渗透仪对水生植物根系穿透后GCL的渗透系数进行测量,分析渗透系数随根系穿透率、根系状态和根系种类的变化规律。研究表明：在相同围压条件下,植物根系贯穿下GCL渗透系数随根系穿透率的增加而增大,最大增至10^-7m/s;当根系穿透率大于1%时,GCL渗透系数在根系枯萎状态下约为正常状态下的1.26-3.13倍,根系枯萎状态对 GCL 渗透性影响更显著;香蒲、芦苇根系对GCL渗透性能影响程度相当,再力花根系对GCL渗透性影响较小。     

细微泥沙在活性污泥系统中的迁移模型

在不同进水细微泥沙负荷条件下,以质量守恒为基础,建立了活性污泥系统中细微泥沙的迁移模型.研究表明,影响期混合液中细微泥沙浓度与进水细微泥沙浓度、细微泥沙可悬浮比例、污泥龄、水力停留时间及影响时间有关,恢复期混合液中细微泥沙浓度与恢复开始时混合液细微泥沙浓度、污泥龄、及恢复时间有关.通过模型计算影响期各系统中细微泥沙浓度平均相对误差为11.7%~24.6%,恢复期为29.1%~46.0%;污泥中挥发性悬浮固体含量平均相对误差为0.9%~7.3%;恢复期为2.3%~34.4%.混合液中细微泥沙最大浓度、细微泥沙淤积速率与进水细微泥沙负荷呈正比关系.     

基于灰色关联的压裂液渗吸主控因素分析

渗吸作用是影响致密储层开发效果的重要因素,明晰压裂液渗吸机理及影响因素作用规律对于评价致密储层压后生产特征意义重大。本文基于新疆致密砂岩储层岩心,采用体积法开展了饱和油致密岩心压裂液渗吸实验,研究了压裂液体系、岩心渗透率、实验温度、岩心长度和原油粘度对渗吸速率及渗吸采收率的影响,并基于灰色关联度对渗吸因素进行了影响程度评价。研究表明：渗吸采收率与渗透率、实验温度成正相关关系,与压裂液质量分数、岩心长度和原油粘度呈负相关关系,渗吸速率呈现出初始较快,随后迅速下降;各渗吸因素对渗吸采收率的影响程度排序为：压裂液体系>原油粘度>实验温度>岩心长度>岩心渗透率,致密储层压裂后应对储层性质及注入流体性质进行综合评价,为压后生产特征分析提供依据。     

油藏水力压裂区域分解模拟算法

由于压裂裂缝能增加地层的非均质性,因此,选用适当的数学模型和算法是提高模拟效果和计算精度的关键。将区域分解算法与黑油模型相结合,对水力压裂后形成的裂缝油藏进行了精细的模拟计算,通过计算渗透率的大小来描述裂缝的几何尺寸和方向。同时考虑到生产过程中裂缝导流能力会发生变化,采用了指数递减的方法对裂缝导流能力进行综合处理。模拟计算表明,运用该算法能较好地描述裂缝。本方法可用于对水力压裂油藏进行长期生产动态的计算和预测。     

填埋场压实粘 土衬垫防干裂试验研究

对加不同砂量的粘土、砂土混合土料进行颗粒分析试验、击实试验、三轴渗透试验和体积收缩试验,研究加砂量对渗透第数、体积收缩率的影响。试验结果表明：当粘土中加砂量30%～40%时,混合土料击实后可同时获得透水性和低收缩势,从而可较好地解决填埋场施工过程中压实粘衬垫的干裂问题,当土料防渗、收缩特性在低压实能下不能满足要求时,可通过提高压实能加以改善。     

填充比例因子对各向异性介质间Casimir力的影响

Casimir效应是一个可观测的宏观量子效应.研究了各向异性材料的填充比例因子f2对Casimir力大小和方向的影响.在f2=0.000 1时,由材料的介电常数和磁导率随着频率的变化曲线,得到Drude背景会对Ca-simir排斥力产生影响.在f2=0,0.000 1和0.001时,得到Casimir力的变化曲线,结果显示f2是抑制Casimir排斥力的.并且当f2很小时,Casimir力在较远距离处会重新回到吸引力,同时存在一个稳定的Casimir力平衡位置.     

混输管路气液两相流模型的建立与验证

针对管路气液两相流,建立了一种捕获段塞流的形成和发展过程;并进行气液两相流水力计算的组合模型。以滑移速度和液相连续性方程为基础,通过建立动坐标系来求解液相连续性方程,得到以持液率的变化来反映段塞的形成和发展。加入地形起伏的影响和压降计算关系式,对气液混输管路进行水力计算。分别使用实验数据和工程现场数据来验证模型的准确性。实验数据分别来自于实验环道和大庆油田现场数据。结果显示:模型计算大部分压降误差在±17%以内,大部分积液量误差在±11%以内,具有较好的精度。