超长隧道面临的挑战与思考

 随着交通强国战略规划的提出和全面实施，中国的隧道及地下工程建设也迈入一个全新的时代。根据中国目前的隧道建设水平，本文引入了超长隧道的概念，介绍了修建不同超长隧道需要面临的技术挑战，并展望了一些关键技术的发展趋势。     

下申村污水管网实施问题探讨

以祁县下申村污水管网的实施工作为例,对快速发展的新农村建设中污水管网问题进行了探讨,总结了农村污水管网设计实施的特殊性及充分利用地形特点采取的技术措施。     

海相结构性软土扰动排水试验分析

因天然沉积海相土在扰动下结构性被破坏,土体甚至会变成流态,更易排水,现针对高灵敏度天然沉积海相土“先扰动后排水”的排水固结改进方法,为实现该技术的有效性,通过塑料排水板联合真空预压的模型试验,对比研究了原状土和扰动土采用真空预压处理时固结时间、表层沉降及处理后土体含水率与强度、灵敏度的差别,并对比了原状样和扰动样分别抽真空后的微观结构。试验结果表明,对于天然沉积海相土的原位状态强度较高但土体结构不稳定的特点,采用快速扰动法预先破坏土体结构,可以消除高灵敏度引起的土体结构不稳定问题,在扰动后进行预压处理后,扰动相对于原状含水率降低31%左右,沉降量扰动相对原状提高1倍,排水量也增加了4倍左右,屈服应力和土体灵敏度降低,排水加固效果明显。     

多级孔板提高井筒气体携液能力实验研究

气井生产时，井底积液会影响气井产量，甚至导致气井停产。加入泡沫剂、更换小直径油管或氮气举升等措施排出井底积液是保证气井生产的重要手段，但造成液体回流的井筒结构并没有变化。改变适合于单相流体的均一井筒结构，降低气液两相流中液体在井筒的回流，提高气体携液能力，形成适用于气液两相流的井筒结构，可以改善气井生产。实验设计了安装于管筒内的类似于倒置漏斗形的多级孔板装置，以井底气体为动能，借助“爬楼梯”原理，利用孔板减少或阻止液体回流，使液体通过多级孔板逐级上升；实验利用气体压缩机提供气源，测试了不同气体流速下，加入孔板对于气体和泡沫携液能力的影响。实验表明，在管筒内加入液体回流限制装置，大幅度地提高了管筒的气体携液能力和排液效果，减少了管筒液体回流量，降低了气体排液和泡沫排液的气体流速临界值。多级孔板可用于气井增产，能够提高气体携液能力，提高泡沫携液效果，降低泡沫剂的使用量和井底残液，但在实际生产中气体流量和装置的匹配性，还有待于在现场试验中进一步验证和优化。     

低渗碳酸盐岩气藏提高采收率技术对策

系统的提高采收率技术对策是改善低渗碳酸盐岩气藏进入开发中后期效果的重要技术手段。针对该类气藏进入开发中后期地质、生产动态以及开发方式上相对于早期的变化,围绕气田挖潜与提高采收率,梳理了该类气藏在面临侵蚀沟槽发育、储层低渗非均质性强、低压低产井多等特征时,剩余储量挖潜、提高储量动用程度和井网完整性评价中的关键技术问题。并在复杂岩溶储层描述、低渗气藏精细动态评价技术的基础上,提出以"沟槽挖潜、井网优化、增压开采、排水采气"为核心的提高采收率技术思路与对策,并将研究成果应用于鄂尔多斯盆地M气田。结果表明:M气田可新增动用储量220.3×10~8 m~3,增产气量303.4×10~8 m~3,提高气田采收率6.8%。研究结果对国内同类气藏的开发与实践具有指导意义。     

基于改性农业废弃物的矿山废水中重金属吸附去除技术及应用

金属硫化物矿区的尾矿在空气、水和微生物等的共同作用下,会产生大量含有毒有害重金属的酸性矿山废水,造成矿区及下游水体和土壤的严重污染.该文结合课题组研究,介绍以农业废弃物为原料开发改性玉米秸秆、花生壳、稻草等吸附材料,吸附去除酸性矿山废水中的重金属离子及其吸附机理,以及实地应用于东江源矿区污染控制示范工程中的重金属吸附去除案例,为矿区重金属污染源头控制研究提供理论基础和技术支持.     

考虑孔渗变化的非稳态渗流煤储层压降传播规律

基于平面径向渗流理论及煤岩特殊性质,建立了内边界定产水、外边界无限大条件下,排采初期单相水非稳态渗流模型。应用Matlab软件模拟计算了韩城地区两类压降漏斗变化形态;并分析了储层压降传播规律及控制因素。研究表明:纵向压降与扩展半径及时间的比值λ可以用来表征煤储层压降能力强弱,λ越小,压降漏斗水平扩展越明显;λ越大,纵向加深越明显;控制压降漏斗形状、影响压降传播的主要因素分为工程和地质因素,包括排水速度、井网井距、煤层厚度、孔渗条件、水文地质条件等。     

强夯-降水联合加固法在吹填土区的工程应用

鉴于吹填土具有含水量高、地下水埋藏浅、表层承载力低等特点,工程建设中采用强夯-降水联合加固法对其进行地基加固处理.针对以粉砂、粉土为主(土层含大量粘粒)的吹填土,采用明沟排水+强夯方案进行地基处理,施工过程中通过低能量预夯、推土机碾压等辅助方式配合降水,加快降水周期;针对以粘性土(土层含大量砂、粉粒)为主的吹填土,采用真空降水+强夯方案进行地基处理,通过真空降水,合理控制施工参数,减小土体饱和度,有效拓展了强夯法的适用范围.此外,强夯-降水联合加固法在夯击过程中应遵循"少击多次、先少后多"的工艺,使夯击能与超静孔隙水压的消散速率相匹配.     

经排水固结的中心排水注浆混凝土桩承载特性数值分析

为获得经排水固结的中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基承载性状,通过数值分析手段,对中心排水注浆混凝土桩和普通预制混凝土桩进行单桩复合地基静载荷试验对比研究,以此分析荷载-沉降曲线、桩体轴向应力、桩体侧摩阻力以及桩-土应力比等特征规律。结果表明,相比普通预制混凝土桩单桩复合地基,中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基承载力提高了约120%,可见应力集中现象显著降低,桩周土承载力得到增强,桩周土载荷能力发挥程度得到改善。研究成果可为中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基工程应用提供理论指导。     

气泡碰壁反弹的动力学模型研究

为了解气泡与壁面相互作用的物理机制和详细动力学过程，对气泡与壁面碰撞反弹的动力学过程进行了分析，综述了理论模型的发展过程，并采用所建立的理论模型进行数值求解.当毫米级气泡以一定速度垂直撞击壁面时，气泡与壁面之间存在一层液膜，该液膜呈现多种形状.气泡的变形会改变薄膜内压强的分布，形成薄膜排水过程.气泡在与壁面作用的过程中会反弹多次直至动能被完全消耗.在建立的动力学模型中，液膜厚度分布由Stokes-Reynolds方程描述，液膜内压强由Young-Laplace方程求得，在气泡的轨迹模型中引入了由液膜内压强引起的壁面诱导力.结果表明:描述液膜厚度及膜内压强的SRYL模型能够捕捉薄膜变化的动力学行为，基于薄膜润滑近似的壁面诱导力模型可以较好地预测气泡多次反弹的运动轨迹，壁面诱导力在气泡撞击壁面的过程中对气泡运动起主导作用；随着气泡尺寸和雷诺数的增大，气泡的反弹次数会逐渐增加，气泡是否反弹以及反弹次数与雷诺数有着直接的关系.