基于改进孔压解析解对真空度衰减规律的分析

真空度是真空预压加固效果的重要保证,而目前真空负压沿深度方向的衰减规律没有统一的设计标准.基于国内真空度衰减规律研究结果通常在2~7kPa/m范围内,本文提出真空度沿深度的衰减系数,提出改进真空负压解析解,结合黄华码头和天津港国际邮轮码头两个真空预压工程实例,分析真空度衰减对超静孔隙水压力分布的影响.通过分析得到,不同的真空度衰减系数下超静孔隙水压力分布规律不同,真空度衰减系数对超静孔隙水压力计算有较大的影响,并建议当缺乏可靠的真空度衰减实测资料时情况下,真空度沿深度方向的衰减规律取值为3~5kPa/m进行设计计算.     

低渗气藏岩心孔隙结构与气水流动规律

为了搞清楚低渗气藏岩心孔隙结构及其对气水渗流的影响,综合物性测试、核磁共振、压汞、气驱水等实验技术,研究了某低渗气藏岩心的孔隙类型、孔隙结构、水的赋存状态以及气水流动特征。研究表明:该气藏岩心孔隙类型以粒间溶孔为主,孔喉半径细小,排驱压力大,分选较差,岩心渗透性受孔喉半径大小控制;低渗气藏岩心孔喉中含水使气体流动产生启动压力,气驱压力低于启动压力时,气相流量为零,不能有效流动;水在低渗岩心孔隙中以可动水和残余水两种形式赋存,在气驱实验过程中,随着气驱压力增加,气体开始流动,水的赋存状态会发生改变,岩心孔隙中的水会被逐渐驱出,岩心渗透性能得到改善,气相流量也会增加。所以,对于低渗含水气层,确定合理的生产压差控制气水渗流是有效开发的关键。该研究成果对低渗气藏合理开发具有一定指导意义。     

滨海道路吹填软基增压式真空预压试验研究

为研究无砂增压式真空预压对含砂量较高的吹填土软基的加固效果,以闽南沿海某道路工程为依托开展原位试验研究,在监测检测基础上,对膜下真空度和孔隙水压力变化、地基固结沉降特点及加固前后土的物理力学性质指标进行了分析,并就土体增压时机问题进行了讨论.结果 表明无砂增压式真空预压技术对含砂量较高的吹填土地基具有十分良好的加固效果,土层负孔隙水压力的增长与膜下真空度的增长同步,土层的固结沉降滞后于负孔压和膜下真空度的增长,第60d土层固结度达到70％ ～80％,可缩短工期.注气增压效果不佳,建议对注气增压固结机理和增压时机进一步开展理论和试验研究.     

真空吸力作用流体的流型及压降试验研究

设计了一套室内研究真空吸力作用下流体流型及压降规律的实验装置,通过实验,提出真空吸力在不同条件下管内流体存在单相水流、单相气流和气水两相流三种流型;贮水瓶内水位单相水流时上升、单相气流不变、气液两相流下降或不变;真空吸力作用下管内流体的真空度沿流动方向变化,垂直上升流体不同流型压降梯度不等;真空预压地基负压作用流体的流型为气液两相流、地下水位下降符合工程实际,真空预压地基内没有负的超孔隙水压力,该实验装置可清楚地看到管内流体的流型及运动特征．实验装置简单．可为研究真空预压地基内流体运动规律提供室内实验条件。     

真空预压软基处理孔隙水压力与地下水位监测研究

针对真空预压理论研究的不足,通过工程实例现场测试研究,实测得到了真空作用下孔隙水压力和地下水位随时间的变化曲线,采用渗流场理论分析了真空预压的加固机理、孔隙水压力和地下水位的变化规律及两者之间的联系,得到一些有益的结论。     

上海某工程大面积真空预压现场试验

依托上海某项目地基处理工程, 针对其中28^#和30^#区块进行大面积的真空预压地基处理现场试验, 分别对真空预压过程中的地基沉降、水平位移、地下水位、真空度和孔隙水压力等指标进行跟踪监测, 研究在真空度上升及维持过程中各指标的变化特性, 特别是土体内的真空度、孔隙水压力以及二者之间的相互关系. 此外, 采用5%水泥掺入量的双排水泥土搅拌桩作为密封墙, 不仅起到了很好的防渗作用, 同时也避免了采用普通泥浆搅拌桩作为密封墙导致该位置地基强度较低的问题. 试验结果表明, 真空预压法在上海地区取得了良好的效果, 值得在工程建设中进一步推广.     

东胜气田致密砂岩储层渗流机理

致密砂岩气藏渗流阻力大,废弃压力高,采收率低,含水饱和度影响显著,明确致密砂岩储层气体的渗流机理对于气藏的有效开发具有重要意义。选取东胜气田致密砂岩储层样品100余块,开展了孔渗测试及其相互关系与分布特征分析;进行了致密砂岩储层在不同含水饱和度下的气体渗流特征实验,计算了单相气体及不同含水饱和度下气体渗流的滑脱因子;测试了样品在不同驱替压力下的气水两相相对渗透率曲线。实验研究结果表明：东胜气田致密砂岩储层覆压渗透率约为常压下测得的标准渗透率的1/10,且普遍低于0.1mD,孔隙度偏低;滑脱效应受渗透率、孔隙压力、含水饱和度影响明显;干岩心气体临界流态特征明显,小于0.1mD岩样渗流特征曲线为线性,大于0.1mD岩样非线性特征明显;含水饱和度对于渗流特征曲线影响显著,随着含水饱和度增加,气体渗流由气态渗流过渡到液态渗流,气相渗流滑脱效应逐渐变弱;驱替压差对残余水饱和度影响大,控制气藏生产压差,防止大压差驱动储层水,导致气井大量产水。渗流机理研究对于东胜致密砂岩含水气藏的合理、有效开发具有重要的基础理论支撑作用。     

太阳真空集热管真空度测量模型的特性参数分析

从气体动理论出发，分析了太阳真空集热管真空度测量的负压腔模型的动态特性，并重点讨论了分子速度、热导率等参数与真空度测量之间的内在联系。     

循环荷载下尾矿粉土的孔隙水压力特性

为了解尾矿粉土在振动作用下的孔隙水压力特性,采用GDS动三轴试验系统对尾矿粉土进行了循环荷载试验,通过施加循环应力使尾矿粉土达到完全液化状态,研究了相对密度及固结围压对尾矿粉土孔隙水压力特性的影响.研究结果表明,尾矿粉土的孔压增长过程可分为4个阶段:孔压快速增长阶段、孔压稳定增长阶段、结构破坏阶段及完全液化阶段;相对密度及围压的增加可以提高其抗液化能力.对比尾矿粉土及砂土试验结果发现:循环荷载作用下尾矿粉土的孔隙水压力特性与砂土不同,其孔压增长规律可用一个双S型模型描述,该模型对粉土和砂土均具有较好的适用性.     

考虑真空度衰减及涂抹区渗透系数变化的真空预压固结解析解

为更好地将理论计算应用于实际真空预压工程并指导工程实践,假设真空度线性衰减,建立真空预压软基径向固结方程,得出超孔隙水压力的计算公式及固结度。研究了涂抹区渗透系数对固结的影响,分别给出了渗透系数不变和渗透系数线性变化时地基中平均孔压和固结度的解析解,并进行了分析。分析结果表明,真空度衰减系数k1与k2、井阻比n及涂抹区半径与排水体半径的比值s越小、非扰动区与涂抹区渗透系数比α越趋近s,则真空预压效果越好。将考虑真空度线性衰减的固结度解析解和Hansbo解与嘉兴港真空预压地基处理的实测数据进行对比,发现前者与实测数据更加吻合,且考虑涂抹区渗透系数线性变化的解更符合工程实际。     

垃圾填埋场中淋滤液回灌液压变化规律

为研究垃圾填埋场中因进行淋滤液回灌而对孔隙水压力运移产生的影响,在忽略淋滤液在竖直方向上运移的前提下,在考虑填埋场淋滤液回灌的实际工况、液相本构方程、水量平衡条件和有机物生化降解的基础上,建立孔隙水压力理论方程。补充不同的边界条件,得到群井回灌和单井回灌2种情况下模型的解析解。计算及分析结果表明:(a)在进行单井回灌时,回灌进行到30 d后孔隙水压力基本稳定;孔隙水压力随离开回灌井距离的增加而迅速减小,在离回灌井15 m范围内回灌效果较好,20 m以外的区域回灌效果较差。(b)在进行群井回灌时,回灌前期孔隙水压力迅速增加,填埋单元中各处孔隙水压力最终均达到回灌水头压力;与单井相比,群井的回灌效果较好。(c)淋滤液回灌在垃圾体中会产生较高的孔隙水压力,因此在实际工程中确定回灌的时间和距离时应考虑孔隙水压力。     

非饱和流固耦合模型在垃圾坝体稳定性中应用

基于多孔介质流体动力学理论，建立了降雨条件下垃圾填埋体内水分传输的流-固耦合模型，并采用交替有限差分方法给出了耦合模型的数值格式；通过开发的计算程序，模拟了降雨条件下．垃圾坝体范围内孔隙水压力和流速分布情况。数值模拟的结果表明：持续的降雨会加大对孔隙介质的载荷作用，填埋介质被压缩，使土壤颗粒间基质吸力减少，导致水流渗透率降低。同时，填埋介质变形影响了孔隙水压力和水流速的分布规律。因此，在垃圾坝体稳定性分析研究中，渗流场和应力场的耦合效应不能忽略，其研究可为评价垃圾坝体的稳定性及预测预报坝体滑坡提供技术支持。     

饱和渗透系数空间变异性对边坡稳定性的影响

研究了降雨雨型、雨强和持时对边坡孔隙水压力分布的影响以及降雨入渗条件下饱和渗透系数的空间变异性对孔隙水压力、含水率、抗剪强度参数、局部安全系数等参数空间分布的影响。研究结果表明,降雨特性对边坡孔隙水压力的影响较大;受渗流主方向影响,降雨条件下饱和渗透系数的水平波动尺度对孔隙水压力及含水率的变异性影响小于竖向波动尺度,降雨致滑坡的临界滑面基本与坡面平行且深度较浅;随着饱和渗透系数水平波动尺度的增加,滑坡深度随之增大,从总体上坡体上部局部安全系数随饱和渗透系数竖向波动尺度的增加而减小。     

波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床中孔隙水压力响应

利用波浪水槽试验,对波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究．试验中观测了在不同波高、周期、水深和泥沙粒径等条件下,自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化．试验结果分析表明,随着波高和周期的增大,孔隙水压力幅值增大;随着水深的增大,孔隙水压力幅值减小．建堤后,底床中的孔隙水压力会增大,有效应力会降低,对防波堤的稳定性会造成严重影响．同时试验结果也表明,把基于Biot固结理论的多孔弹性介质模型用于研究波浪作用下海床的动力响应是合理的．     

真空预压加固地基等效固结理论计算分析

摘 要：目前PVD地基固结解析解求解过程复杂且参数繁多。利用平均固结度等效概念，并考虑井阻和涂抹效应，将PVD地基等效为天然地基，针对真空预压特点，考虑了地表孔压随抽真空过程的变化，求出其一维固结解析解。根据所给出解，编制了程序，绘制了涂抹作用和PVD排水量对固结影响曲线图，并与有限单元法及现场实测数据进行对比。研究表明，所给出解与现有解、有限单元法和实测数据比较接近，且表达形式较为简单，适合于工程应用。     

致密砂岩气藏不同自吸压差下水锁损害

普遍认为致密砂岩气藏在负压差自吸时不存在水锁损害。为此,依据现场资料设计无压差、正压差、负压差自吸条件下水锁损害实验,通过测试束缚水饱和度及当前含水饱和度,判断研究区域是否发生水锁损害。以返排后渗透率与初始渗透率比值来评价水锁损害程度,比值越大水锁损害程度越小。实验结果表明:研究区域当前含水饱和度明显高于束缚水饱和度,存在水锁损害。虽然负压差条件下水锁损害程度最小,但是水锁损害依然严重。可见,当致密砂岩气藏以负压差生产时,水锁损害同样不容忽视。     

含氮气煤体超声各向异性特征实验研究

探讨含气煤体超声响应特征可为利用超声技术在煤岩物性特征测试中的应用提供依据。利用自主研发的煤储层物性特征实验系统,选取平煤八矿己_16-17煤层煤样,制备平行层理与面割理（x）、平行层理垂直面割理（y）和垂直层理（z）等3类煤样,对含氮气煤体在不同气体压力及不同吸附时间下的超声特征进行测试。实验结果表明：（1）轴压恒定时,随着围压增加,煤的弹性波速度不断增加,煤体抽真空状态下的纵、横波速度略大于常压下的波速;（2）煤柱从负压状态到注气吸附状态,随着注气时间的延长,波速先下降,然后缓慢升高;（3）轴压和围压不变时,随着气体压力的变化,纵波和横波速度均有所增加;（4）平行层理与面割理、平行层理垂直面割理和垂直层理方向各向异性明显,但超声响应规律基本一致;（5）煤样纵波和横波垂直、平行层理方向各向异性程度与吸附时间的关系差异明显,纵波各向异性程度对吸附时间更加敏感。     

水泥返高对气井持续环空压力的影响与分析

持续环空压力由气井井筒完整性遭到破坏引起,现有防治措施存在一定的局限性。为探究通过水泥返高调控持续环空压力的可行性,用一维不稳定渗流描述气体在水泥环中的运移过程,建立了基于物质守恒和体积守恒的含液环空持续环空压力计算模型,并给出了迭代求解方法。分析表明:持续环空压力随时间的增加而上升,降低水泥返高能够降低持续环空压力的上升速度和极限值;持续环空压力极限值与水泥返高呈线性关系,并且随着环空液体密度的增加而降低;可以通过降低水泥返高把环空压力极限值控制在环空最大允许压力以下。