液氮冷却煤变形-破坏-渗透率演化模型及数值分析

如何定量评估液氮冷却后煤储层的渗透率演化是液氮冷却增透煤储层技术的关键。为分析液氮注入煤后的变形、破坏和渗透率演化过程,将煤视作弹脆塑材料,其变形过程包括弹性变形、脆性跌落和残余塑性流动3个阶段,结合单元强度退化指数、扩容指数和Mohr-Column准则,建立了考虑围压对煤单元峰后力学行为影响的本构模型。根据煤岩单元变形过程,将煤岩单元渗透率演化分成2个阶段,即弹性压缩煤岩单元渗透率减小阶段及煤岩单元破坏后的渗透率增加阶段。分析了单元弹性变形、剪切破坏和拉破坏与渗透率之间的关系。煤岩单元弹性压缩和拉伸引起单元内孔隙空间的变化,进而影响单元渗透率;煤岩单元剪切破坏在单元内形成共轭剪切带,在剪切带内的流体流动服从平行板定律,给出了基于单元体应变的剪切带宽度和渗透率计算公式;煤岩单元拉破坏在单元体内形成"十"字型裂隙,在裂隙内的流动也服从平行板定律,给出了基于单元体应变的裂隙宽度和渗透率计算公式。结合热传导理论建立了液氮冷却煤层的温度-变形-破坏-渗透率演化模型,并在FLAC下利用Fish函数方法予以实现。数值算例研究了液氯注入辽宁王营子矿某煤层气抽放井后煤层的变形、破坏和渗透率演化过程。结果表明:1)煤受液氮冷却作用后发生体积收缩,越靠近钻孔温度梯度越大,收缩变形越大,温度拉应力越大,越容易破坏,形成拉破坏区。液氮注入冷却10d后的拉破坏区约0.65m宽。2)在拉破坏区,单元内形成了贯通的裂隙,单元体渗透率显著增长,液氮冷却10d的单元渗透率最大增长幅度可达1.97×105倍。3)远离钻孔区域,拉应力也使得煤的渗透率有所增加,增加幅度为1%~14%,远小于破坏区。4)随着冷却时间增加,破坏区域扩大,但增长速率逐渐减缓,这表明在工程实践中冷却时间过长,不一定能取得更好的冷裂效果。5)液氮冷裂的主要影响区域在1.0m左右,但实际工程中钻孔内压力、煤岩体内水的相变等对煤岩的实际变形和破坏也有很大影响,从而使得液氮冷裂的影响区域更大。6)模型能较好地反映液氮冷却煤体变形-破坏-渗透率演化过程,从而为评估液氮冷却煤岩增透效果提供一种简便、可行的方法。     

高速公路拓宽路基病害机理及防治

为了分析高速公路拓宽路基病害机理,以京石高速公路拓宽为工程背景,在FLAC环境下利用Fish函数方法建立了高速公路路基拓宽的数值分析模型,研究了地基沉降对拓宽路基内竖向应力、水平应力和剪切应力的影响,结果表明:在路基拓宽中路基顶部拼接处首先出现拉应力,随着地基沉降的发展,路基顶部拼接处的拉应力区不断发展,并引起路基和路面出现纵向开裂;由于拓宽路基填筑高度不同,路基竖向附加应力分布不均,从而使得路基横向出现不均匀沉降;剪应力主要集中在拓宽路基中部,对拓宽路基病害贡献不大.最后提出了拓宽路基病害防治措施.     

功率超声致煤层瓦斯升温机理

为了分析功率超声对煤层瓦斯抽放率的影响,基于线性超声学原理,推导了功率超声在煤层瓦斯中传播的吸收致能量损耗公式及热传导诱发的能量损耗公式,并进而推导了功率超声下煤层瓦斯升温计算公式.利用试验资料研究了煤体升温对瓦斯吸附/解吸的影响,在瓦斯吸附量.温度的拟合关系式基础上,建立了功率超声诱发煤层瓦斯升温致瓦斯解吸量的计算公式.研究表明,功率超声致煤层瓦斯升温作用能提高煤层瓦斯的解吸率和抽放率.     

考虑瓦斯解吸影响的煤渗流应力耦合模型

为了模拟瓦斯解吸引起的煤基质收缩对煤层瓦斯抽放的影响,采用数值计算方法建立了考虑瓦斯解吸影响的煤岩渗流应力耦合数学模型。并对Seidle模型不考虑有效应力对渗透率影响的缺陷提出了改进,开发了相应的数值计算程序,并对数值计算程序的可靠性做了验证。数值算例按考虑和不考虑瓦斯解吸影响两种工况分析了一个试井的瓦斯抽放过程,结果表明:瓦斯解吸诱发的煤基质收缩会较大提高煤岩的渗透率,在瓦斯抽放数值计算中应予以考虑;建立的改进Seidle模型能很好地模拟有效应力和瓦斯解吸对煤岩渗透率的影响。     

京石高速公路拓宽沉降控制标准

为确定京石高速公路拓宽沉降控制标准,以京石高速公路拓宽工程为依托,假设路面结构层底面沉降服从抛物线,建立了车辆荷载作用下的路面结构层数值分析模型,数值分析结果表明:旧路肩和新路肩之间的横坡改变率随着填高的增加先增大,在填高4~5m时达到最大,而后减小;为了保证路面结构在长期车辆荷载作用下路面结构层安全,旧路肩和新路肩之间的横坡改变率不宜超过0.45%.基于上述数值分析结果,结合已有工程经验,确定了京石高速公路拓宽沉降控制标准:旧路中心沉降不超过3 cm;拓宽后路基最大工后沉降不超过10 cm;旧路肩和新路肩之间的横坡改变率不超过0.45%.     

开发利用乡土音乐课程资源的实践探索

本文从大理乡土白族音乐的优势,开发和利用课程资源,构建起一种开放的、既能容纳又能扩展的音乐课程并落实于教学实践,主要是从大理乡土音乐资源方面来阐述利用乡土音乐来进行音乐教育的意义.     

泡沫聚苯乙烯路堤填料蠕变特性试验研究

泡沫聚苯乙烯(EPS)是一种有效防治软土地基桥头跳车的超轻质填料,以往EPS路堤设计及材料选用方法中基本没有考虑材料蠕变特性的影响.笔者对不同密度、不同压力下的EPS试样进行了一系列压缩蠕变试验.结果表明,EPS的蠕变变形值依赖于应力水平因子,当应力水平因子小于0.6时,蠕变变形与应力水平因子近似呈线性关系且很快稳定,...     

浅谈声乐教学中学生的素质要求

就声乐教学而言,教学的成败取决于教师如何教、学生如何学两个方面的配合。可是,我们比较习惯于讨论教师的教学方法,但从某种程度来讲却较少研究学生的学习方法。“教”与“学”是一对矛盾的两方面,教师如何“教”一般是矛盾的主要方面。所谓“师傅领进门,修行在个人。”“领”即确定了领路者的主导地位。但师傅“领”而学生不“进”或     

高师声乐教学改革探索

高师音乐教育专业的培养目标是未来中学音乐教师,声乐教学要突出师范性,本文就高师声乐课一直采用音乐院校的“一对一”的授教形式存在的弊端进行了分析,并提出适合师范院校特点的高师声乐教改方案。     

气泡混合轻质土控制软土路堤桥头沉降试验

为了验证气泡混合轻质土在控制软土路堤与结构物差异沉降方面的处理效果,对在建的沿海高速公路T6合同选择试验段开展了原位试验研究。分别选择146+957中桥0号台和3号台台背做为试验段,3号台台背直接采用预压-气泡混合轻质土回填处理,0号台台背采用预压-深层搅拌桩处理。在试验段布置了沉降板,跟踪测试处理后的软土路堤沉降随时间的演化规律。结果表明,由于气泡混合轻质土减轻了填土自重,在加载预压完成后填筑气泡混合轻质土,地基土处于超固结状态,路基工后沉降小,能有效防治软土路基桥头跳车。气泡混合轻质土和深层搅拌桩处理的对比表明,前者不仅处理效果好,而且施工方便,施工进度快,是一种很有发展潜力的软土路堤路桥过渡段差异沉降控制方法。