离层带注浆的稳定性及其改进措施

分析了使用不同浆液在离层带注浆、防止地面沉陷的稳定性，指出使用可固结浆液进行部分充填时，主要决定于浆柱的强度和顶板的结构；而使用湿法注浆时，则可以区分为可流动浆液和被吸附的、结合的浆液；由于前者可以在空间自由流动，在相邻采区开采时，浆液就发生失稳现象，为了改进注浆的稳定性，其措施为：一、选择注浆层位在可崩解的岩层层位并控制用水量；二、通过一定的采矿和注浆方法，使浆液处于自封闭的状态。     

覆岩离层注浆减沉机理的新认识

根据采后覆岩移动影响带的分布规律和覆岩空间的存在形式，提出了采场覆岩空间守恒定律。根据离层注浆前后覆岩空间的转化和守恒定律，提出了离层注浆的动态减沉模型和减沉机理。认为离层注浆充填了部分离层空间，降低了地表潜在沉陷幅度：注浆材料的作用途径表现在充填作用、支撑作用、压实作用、胶结作用、膨胀作用、减缓作用等6个方面；离层注浆的减沉系数与注浆量成正比。     

煤矿开采覆岩离层注浆浆液配比优化试验研究

覆岩离层注浆充填技术是一种煤矿绿色开采新技术,能有效控制离层上方的地表沉陷,对保护地表建筑物安全及生态环境稳定具有重要意义。为了探究离层注浆浆液最优配比,本文选取水固比、固相比、水玻璃掺量和悬浮剂掺量四个浆液性质的主要影响因素,采用正交试验和单因素试验的方法探究各因素对浆液的比重、粘度、析水率和结石率的影响。试验结果表明,水固比是控制浆液性质的主控因素。其他影响因素中,固相比对粘度影响较大,水玻璃掺量对析水率、结石率影响较大。单因素实验中,各电厂粉煤灰浆液随水固比减小,浆液析水率减小,结石率增加,粘度增加,即浆液中粉煤灰质量比越大,浆液稳定性、填充效果越好,但扩散半径越小。随着水固比减小,达到某一水固比值后,浆液粘度将显著增大。不同电厂粉煤灰浆液性质不相同,因此在注浆前对拟用粉煤灰进行试配是必要的。     

济二煤矿离层注浆保护地面高压线实践

对开采引起上覆岩产生的离层,应用离层高压注浆新技术,通过地面建注浆站及打注浆井,将电厂排出的粉煤灰制成浆液注入离层空间,达到控制地表沉降保护地面高压线路,建筑物,农田的目的,收到了较好的效果。     

黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能研究

为了研究黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能,开发了一套室内富水岩溶浆液结石体渗透系数测试装置.通过室内试验,模拟了不同注浆参数和地层排水速度下黏土固化浆液充填富水岩溶的注浆过程,得到了浆液结石体的完整试样,测得了岩溶水养护下试样的渗透系数.试验结果表明:黏土固化浆液具有良好的加固防渗性能,岩溶水养护下28d渗透系数可达1×10-6 cm/s,完全满足富水岩溶充填注浆防渗设计要求;各因素对结石体渗透系数影响程度依次为注浆压力、浆液水固比、地层排水速度,且结石体渗透系数与浆液水固比、地层排水速度呈正相关关系,与注浆压力呈负相关关系.对于实际注浆工程,在地层排水速度一定的情况下,可通过调节注浆压力、优化浆液水固比等方式,来获得较优的结石体抗渗性能.通过电子显微镜扫描进行微观分析可知:微观结构上的差异与宏观结石体渗透系数的变化规律一致,随着注浆压力的增大,颗粒间间距逐渐减小,结石体电镜结构形态依次表现为松散絮状、松散片状、较密实团状及密实板状,结石体密实度进一步提高.     

高黏性浆液在富水破碎带隧道涌水治理中的应用

富水破碎带隧道的涌水常常会引起一系列地质灾害, 其中高黏性浆液作为一种治水材料, 在富水破碎带的治水过程中发挥了积极的作用. 实验测量得到了常用水泥浆液和高黏性浆液黏性随时间变化的规律, 并分析黏度变化对注浆治水的影响. 引入孔隙率、渗透率动态模型,建立了适用于富水破碎带注浆治水的流固耦合数学模型, 分析了高黏性浆液注浆过程中压力梯度、应变率和孔隙率变化, 确定高黏性浆液流动半径. 结合浅层填充挤压、深层高压挤密的注浆思路设置了排水减压孔, 参考计算结果设计试验方案. 通过监测隧道涌水量和检测钻孔取芯, 验证了数学模型和试验方案的合理性. 试验结果表明, 隧道涌水量下降了97%, 达到了封堵涌水的目的; 现场芯样充填饱满密实, 抗压强度较原始地层提高了2~4 倍, 围岩整体防渗性能和稳定性得到大幅提升. 该结果不仅验证了数学模型的合理性, 还为类似地层治水处理提供了新的思路.     

异形盾构同步注浆运动模式SPH模拟及试验验证

借助光滑粒子流体动力学(SPH)方法对异形盾构同步注浆的整体填充规律和局部扩散模式进行数值模拟,分析浆液颗粒的细观运动机制.为了验证数值模拟的合理性,采用含有机玻璃材料和拍摄仪器的可视化大型模型试验重现浆液在异形空间中的实时流淌过程,并结合试验结果对比验证.研究表明:浆液的扩散模式具有纵环向相互关联的挤压填充性流动特征,盾尾肩顶部注浆扩散面较为均匀,拱腰靠侧壁附近浆液有明显的上升通道,底部出浆口处浆液挤压淤积严重.     

压密注浆在地基处理中的应用

随着建筑科技的进步,地基加固处理的方法不断更新,新技术新工艺的应用层出不穷。压密注浆工艺是通过注浆管在有压状态下将浆液注入土中,在注浆管周围形成浆泡和浆土结合体,并使土体得到挤压密实,对地基土起到综合加固效果。     

矿山充填料管道挤压输送计算机模拟

为了研究矿山充填料管道挤压输送料浆的运动规律,在假定挤压输送设备活塞由曲柄连杆机构驱动的条件下,推导出活塞位移呈三角函数形式的料浆运动相关方程,以及在挤压输送设备作用下,入口管道和出口管道内料浆的8种运动状态的速度和加速度计算公式。运用计算机模拟管道长度、管道垂高、充填料浆浓度及料浆流变力学参数、活塞运动周期与曲柄半径等不同时,管道内料浆的流动规律。研究结果表明：挤压输送的起始条件仅对前几个周期内料浆的运动有影响;调整充填管道长度、管道垂高、充填料浆浓度和流变参数、挤压输送设备活塞运动周期、曲柄半径和安装位置（入口管道长度）等其中的任何1个参数,对管道内料浆的流动状态均会产生影响,但对于给定的充填管路和充填料浆,总能找到使入口管路和出口管路内料浆的流动速度大于0m／s的相关参数,实现充填料浆挤压输送。     

坡度对沉管隧道压浆法基础处理浆液扩散特性的影响

针对砂石垫层的不平整或沉管隧道本身走向设计引起的坡度变化,采用压浆法进行小比例模型试验,研究在不同坡度条件下单孔注浆、双孔同步注浆时的浆液扩散情况.结果表明,带纵坡注浆时,沿纵坡下坡方向的扩散速度明显大于沿上坡方向的扩散速度,即水下混合砂浆的流动受到重力加速度的影响显著,出现向低处先行扩散流动的趋势,而且当坡度较大时,沿上、下坡方向扩散速度的差异更加明显.在施工过程中,应首先在最低位置注浆孔注浆,然后,沿坡度向上依次注浆,以避免出现基础处理填充不密实的情况.
     

提高注水泥质量的综合因素

分析现场固井实例说明,提高固井质量是一项系统工程,围绕水泥浆特性、浆体压力平衡、流态、井身质量、套管居中及水泥浆与泥浆流变性能等方面,拟定固井工艺措施,是提高水泥浆顶替效率,防止水泥浆窜槽,保证水泥石密封质量的较好方法。文中还对水泥石的的声幅测井及变密度测井进行了对比和分析,初步得出了声幅值的变化幅度与两个交界面的质量并不完全吻合。     

多相混输管道水合物生成及其浆液输送

根据经典的理论研究,依托良好的实验条件,对多相混输管道水合物生成及其浆液输送规律进行研究。结果表明:综合结晶本征动力学传热与传质所建立的水合物壳双向生长模型能有效预测油水乳状液下水合物生成过程中的气体消耗量;在高压水合物生成实验环道上,借助FBRM(颗粒粒度分析仪)和PVM(颗粒录影显微仪)设备可探究水合物生成过程中颗粒/液滴的分布规律;考虑到多相混输管道水合物浆液的输送安全性,流动须满足"最低安全流量"的要求;在高压水合物生成实验环道上,可直观研究不同含水率下天然气-水合物浆液的流型特点。     

扰动条件下细粉质砂土浆体流场PIV试验研究

基于高速粒子图像测速技术(PIV)对粉细质砂土浆体在扰动条件下颗粒流场的流动规律以及颗粒分选现象进行研究,PIV测试实验采用黄河三角洲地区分布的细粉质土层为实验级配土样,通过对扰动条件下浆体流场变化的PIV实验结果与颗粒迁移受力情况分析,建立扰动条件下细粉质颗粒分选流膜理论模型,研究结果表明,随着F_扰动逐渐增大,当流场中颗粒在F_扰动逐渐大于G_自重时,侧边μ_孔隙逐渐增大,沉积土层逐渐液化,而PIV观测的浆体流场结构,随着人工扰动力增强,扰动力上升方向与自由面之间形成负涡量涡旋区域后,且涡旋区域伴随主循环逐步扩大,由上部逐步下沉形成完整主循环涡旋结构,根据PIV流线测试可知颗粒迁移路径形成的区域呈现上宽下窄分布;对静置后的土层取样进行颗粒级配、塑液限、压缩性等实验分析,扰动后的土体呈现分层沉积,粒度特性呈上粗下细,粒径是造成颗粒扰动后分层沉积的主要原因,黏度造成黏粒颗粒在扰动迁移运动过程中粘聚富集,压缩性表明在流动过程中的土体结构变化规律呈上扰下固;本文通过试验现象以及力学分析建立浆体流膜分选理论分析模型,与PIV测试试验结果分析较为吻合,能够有效解释扰动条件下粉细质砂浆体流场运动及颗粒分选规律,并为相关工程提供理论基础。     

水泥浆体系稳定性对水泥浆失重的重要影响

通过水泥浆失重实验发现并研究了水泥浆体系稳定性,即水泥浆失水、析水对水泥浆失重的重要影响。研究结果表明,降低水泥浆体系的失水、析水,提高水泥浆体系的稳定性,有助于使水泥浆在凝结过程中维持更高的有效浆柱压力而压稳地层流体防窜。     

垂直管道低温汽液两相流流型识别的实验研究

采用直接可视化方法和压力信号的功率谱密度分析方法对低温垂直管道中液氮-汽两相流的流型判别进行了实验研究.通过采集实验管路上不同位置处的压力信号,对其进行功率谱密度分析,并由此推断两相流的流型,同时与高速摄像机拍摄的流型进行对比.结果表明,在常温汽液两相流流型识别中应用的功率谱密度分析方法也可用于低温两相流的流型判别.通过改变热流密度发现,对于不同的热流密度工况,都可以使用功率谱密度分析方法判断管内低温两相流的流型.     

调质剂对河道淤泥泥水分离性的影响

河湖疏浚工程中,河道淤泥泥水分离技术的发展要点在于减少运量,降低成本和避免二次污染,因此如何增强淤泥的泥水分离性能至关重要。淤泥泥水分离性由淤泥流动性反映,淤泥流动性又由坍落度直径来表征。初步选取常见的几种絮凝剂分别对河道淤泥进行絮凝试验,结果显示阴离子生物试剂、硅酸盐水泥、石灰、硫铝酸盐水泥、PAM试剂能显著降低淤泥的流动性,其中石灰的絮凝效果最优。70%含水率下,500 g长江南京段淤泥中投加5 g石灰对比空白组的坍落度直径下降了68%。在复配试验中,选用石灰分别复配阴离子生物试剂、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和PAM试剂进行絮凝试验,发现投加5 g石灰和3 m L阴离子试剂并静置3 h的综合絮凝效果最佳,降低淤泥流动性的效果最优,其坍落度直径相比空白组下降了78%,从而能起到有效提高河道淤泥泥水分离性的作用,为河道淤泥的流动性能研究开展探索工作。     

CO2驱过程中不同相态流态对采收率的影响

CO2驱过程中相态、流态的变化均会对最终采收率有所影响.为研究不同相态及流态条件下采收率的变化情况,以压力判断相态的标准、雷诺数为判断流态的方法进行人造低渗岩心CO2驱替实验.分析实验结果认为:不同混相条件原油采收率不同,混相压力条件下采出效果最佳;以雷诺数作为划分流态的标准,实验条件下,采收率随驱替速度的增加呈现先增后减的变化,存在提高采收率的最佳流速.     

悬砂稠化剂流变特性研究

研制出一种具有三维网络状结构的悬砂稠化剂，该稠化剂具有极强的悬砂能力，能与山砂以任意的配比形成复合浆体，并将山砂和水固结在一起而不脱水，极大地提高了砂浆防灭火效果；此外使砂不易堵管，大大地降低砂子对管道的磨损，并有利于管道长距离输送．并对悬砂稠化剂流变特性进行了研究，得到该稠化剂是具有剪切稀化特性的假塑性非牛顿流体；当悬砂稠化剂浓度为0．4％时，溶液具有最佳的流体力学特性；同时悬砂稠化剂的粘度与Ca^2＋离子浓度、Na^＋离子浓度、pH值、温度以及存放时间等因素密切相关．最后，用悬砂稠化剂进行了悬浮山砂的实验，制备出具有优良防灭火性能的稠化砂浆．图7，参8。     

膏体料浆管道输送压力损失的影响因素

为研究膏体料浆管道输送过程中的压力损失,本文建立了新型闭路环管试验测试平台,研究了管径、料浆流速、料浆中固相含量和物料粒径对膏体料浆管道输送压力损失的影响。流速对压力损失的影响分两个阶段：当流速小于黏性过渡流速时,压力损失随流速呈线性增加;当流速大于黏性过渡流速时,压力损失随着流速增加呈1~2次多项式增加,且增加速率远大于流速增加速率。压力损失随管径增大呈负幂指数减小,随料浆中固相质量分数的增加呈指数增加。在相同工况条件下,细粒级较粗粒级料浆管输压力损失更大,且黏性过渡流速较大,压力损失随流速增加相对缓慢。     

泡沫体系多流态渗流特征试验

为研究低张力泡沫体系多流态渗流特征,采用泡沫驱替试验分析泡沫渗流的瞬态和稳态变化特点、泡沫体系流动过程中的高、低干度流态区特征以及两种流态的转化条件。结果表明:泡沫在岩心内是逐渐形成的,当泡沫达到稳态后呈活塞式驱替;泡沫渗流具有多流态特征,在高干度流态区,压力梯度随液相速度增加而增加,压力梯度的对数值与液相速度呈较好的线性关系,而与气相速度关系不大;在低干度流态区,压力梯度随气相速度增加而增加,压力梯度的对数值与气相速度呈一定的线性关系,而与液相速度关系不大。