岩样密实度对水力压裂特征参数的影响研究

为研究水力压裂在不同致密程度岩样中的压裂效果及其流固耦合作用机理，制作了不同密实度的两种重塑样，利用真密度测试仪、声波测试系统分别测定了两种试样的孔隙比例、声波大小，并结合三轴加载水力压裂监测系统，模拟一定地层压力条件下不同密实度试样的水力压裂试验。分析不同孔隙度下声波试验获得的声波数据得出:试验制得的试样致密程度不同，孔隙大的试样密实度较小，波速大小与试样密实度呈正相关；水力压裂试验中，致密试样的裂缝扩展方向与最大主应力平行。水压曲线变化趋势为:低密实度时，达到峰值压力的时间较峰后段持续时间短，高密实度试样则相反；低密实度试样的破裂压力值低于水力压裂缝内水压曲线的峰值，高密实度试样两压力值相当。结合高、低密实度试样的分析并进行高密实度试样的无围压试验可以得出:较小的流量变化对致密度较大的试样裂缝扩展方向影响较小，说明其渗流作用较弱。应力集中效应在无围压的试样和低密实度试样均表现明显，这说明，水力压裂试验中应力集中现象在低密实度试样中表现明显，这与其渗流作用较强有关，水力压裂渗流作用与注液流量正相关，在低密实度试样表现显著。     

水力类泥石流起动机理与预报研究进展与方向

水力类泥石流是泥石流的一大类型,一旦暴发可造成巨大的人员伤亡和财产损失,因而其起动机理和预报是泥石流学科的前沿课题。尽管国内外研究在该领域取得了显著进展,但是由于该类泥石流起动机理的复杂性,已有的预报模型和其实用性仍然有相当的差距。概述了水力类泥石流起动与预报的国内外研究进展,提出未来该研究方向的主要研究内容。未来研究内容应该包括从环境地质学、地貌学和水文学角度认识水力类泥石流的起动成因和过程及相应的临界条件;研究以水文学为主线的水力类泥石流的起动机理和模型,并提出水力类泥石流的起动水文参数临界条件;建立以临界流量法和分布式水文模型为理论依据的水力类泥石流的预报途径和方法。该研究对加强水力类泥石流起动机理及预测预报的创新性研究和促进学科发展具有重要的科学价值和实践意义。     

水力因素法在线推流模型研发与应用

防洪抢险水情信息服务对河道水位流量要素的实时性要求越来越高,有必要研究河道在线推流方法.H-ADCP已经投入一些应用,侧扫雷达和视频监测方法也在进行比测试验.从驱动河道水流运动的动力要素出发,建立水位、涨落率和落差水力因素与断面流量的关系模型.通过在线推流这些易得的综合水文要素信息,使用模型可以推算出断面实时流量过程....     

水力屏障和截渗墙在海水入侵防治中的数值模拟研究

基于SEAWAT-2000程序构建室内二维砂箱试验中咸水入侵数值模型,利用该模型分析了针对不同补给井井位、补给井流量、截渗墙位置及贯穿深度等多种情景下的咸淡水界面运移规律。二维砂箱实验模拟结果表明,当注水井位于盐水楔前锋附近,距咸水边界40 cm、砂箱顶部边界5 cm处时,注水井工程措施能达到最佳海水入侵驱退效果,回退系数达21.5%。当截渗墙布设于距咸水边界10 cm处,贯穿深度为35 cm时,截渗墙工程措施能达到最佳海水入侵驱退效果,回退系数达81.1%。在此基础上,结合实际场地条件,构建山东龙口地区滨海含水层中某典型二维剖面的海水入侵数值模型,探讨了不同截渗墙布设情景模式下海水入侵状况。模拟结果表明,当截渗墙布设于距海岸线600 m处,贯穿深度为18 m时,截渗墙工程措施达到最佳海水入侵驱退效果,回退系数达28.4%。研究结果揭示了补给井井位、补给井流量、截渗墙位置及贯穿深度等因素对咸淡水界面运移规律的影响,可为场地条件下滨海含水层海水入侵防治中的工程管理措施优化提供参考依据。     

水力膨胀式锚杆在地下工程中的应用

水力膨胀式锚杆是一种用无缝钢管加工成的双层异型管状锚杆，用高压水使其膨胀并紧紧地镶嵌在锚孔的围岩中，为全锚固方式，具有辅固力大，安装施工速度快，能立即承载的特点，可用于矿山巷道、大断面隧道、峒室等工程的支护，还可用于围岩强度较差的工程支护。     

孔隙网络模型在土壤水文学中的应用研究进展

非饱和土壤的水力性质是采用模型定量模拟水分和溶质在非饱和带中运动的最重要的物理参数,可以用网络模型来预测。孔隙网络模型的主要优点在于可以对发生在土壤孔隙尺度上的物理、化学过程进行直观的表达和模拟。目前,国内外研究者已在样品图像获取、图像分析、模型建立以及求解等方面取得了一定的进展。在对其进行综合评述的基础上,指出了已有网络模型在建立过程中存在的不足之处,并进一步明确了今后的研究方向。     

水力截获技术在治理地下水石油污染中的应用

用数学模型模拟污染治理前石油类污染物在地下水中的运移,求得相应的水量模型和水质模型的参数。当水力截获带运行时,用新的监测资料对已建立的数学模型进行了检验和预报;水力截获技术不但可以去除地下水中的部分石油类污染物,而且还能防止已污染的高浓度水体的进一步扩散,起到了保护水源地的作用。     

GRF基础承载机制试验研究

GRF基础是一种新型桩基础,首先开发应用于日本,与普通直桩相比,该基础不仅可以节约材料、降低成本,而且可以大幅度地提高承载力,具有广阔的应用前景。通过模型试验,分析了锚杆间距、锚杆长度以及锚杆数量对GRF基础承载力的影响,初步探讨了GRF基础的承载机制。得到以下结论：GRF基础的承载性状和直桩不同;锚杆不仅可以提高GRF基础的侧阻力,在一定程度上对端阻力也有增强作用;在相同的桩顶荷载作用下,GRF基础的位移远小于直桩的位移;与同体积的大直径桩相比,GRF基础可以大幅度地提高基础承载力、减少沉降;在一定的锚杆间距范围内,锚杆间距对极限承载力的影响较小,但对极限侧阻力影响较大;存在一个锚杆临界长度,当锚杆长度为临界值时,锚杆利用效果最佳;GRF基础的极限承载力随锚杆数量而变化,适当地增加锚杆数量,可以获得满意的承载力增量。     

浅基础在湖南邵阳某高层建筑中的应用

强调了对覆盖层进行精心勘察在高层建筑中的重要性,指出特定地质条件下浅基础在某些高层建筑中的可行性.从土工试验、原位测试人手,对地基土体承载力及其变形进行分析,同时查明了场地的水文地质条件,在此基础上结合拟建工程特征提出了两种基础方案.然后从施工、经济、安全、环境各方面进行对比论证,最终确定采用浅基础方案.方案实施后,建...     

考虑位移的土压力模型在横向承载桩分析中的应用

桩与地基土之间的相互作用是横向承载桩研究的重要组成部分,相互作用的土反力是挠度和深度的非线性函数,即桩的变形和受力之间呈非线性变化,这种非线性导致了横向承载桩的分析计算十分繁杂。针对问题研究的复杂性,从考虑位移的朗肯土压力理论入手,根据桩出现挠度后引起周边土体的位移量,推导出桩周土反力表达式,在不引入任何地基模型的条件下计算桩身任意深度处基于桩体位移的土反力,简化了问题的分析过程。通过设定算例进行分析,所得出的结果与p-y曲线结果以及实际情况一致,证明了该计算方法的合理性。     

考虑水力波动作用的潜蚀本构模型

潜蚀是指在渗流作用下,内部不稳定土中的可动细颗粒沿孔隙通道迁移的现象。在潜蚀的数值分析中,描述渗流作用下土中沉积细颗粒向流动细颗粒转化过程的潜蚀本构模型是数值分析结果可靠与否的核心。当前已存在不少基于恒定水力条件提出的潜蚀模型,但考虑水力波动作用的潜蚀模型还较为欠缺。首先,对不同水力条件下细颗粒迁移机制进行了归纳总结,强调了波动水力条件下细颗粒迁移机制的特殊性。然后,基于细观物理机制,利用沉积细颗粒向流动细颗粒的体积转化速率,建立了一个可同时考虑孔隙流速大小、孔隙流速变化速率以及水力作用时间的潜蚀本构模型。基于一套拟合参数,该模型较好地拟合了已有试验研究中多种波动水力路径下的细粒流失过程,证明了该模型的有效性。     

基于扩展有限元法的岩体水力劈裂耦合模型

1. 浙江水利水电学院 水利与环境工程学院,浙江 杭州 310018;2. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240; 3. 浙江省钱塘江管理局勘测设计院,浙江 杭州 310016     

节水钻探系统井下工况判断水力模型

节水钻探是基于解决干旱地区和漏失地层钻探严重缺水问题而发展起来的一项最新技术,其通过实现钻井液的孔底局部循环,使钻进过程中的用水量降为原来的5%～20%。节水钻探系统在使用过程中,由于孔内不返水,在地表只能通过观察压力表的变化量来判断孔内工况,精度不高。通过研究,最终解决通过地表压力变化值来判断孔内工作情况的量化问题,建立初步理论模型,从而更加准确地判断孔内的工况,使这套钻具更快地应用到实际工程中。     

加筋砂卵石垫层在地基加固工程中的应用

讨论了土工聚合物在砂卵石垫层中的应用，并结合工程实例介绍了土工聚合物用于砂卵石垫层地基处理的加固原理、设计、施工方法。     

改进的数值流形法在水力劈裂中的应用

数值流形法在非连续变形分析领域具有独特优势。结合裂纹尖端场函数的基本概念,分析了水力劈裂破坏问题,模拟了水力劈裂破坏过程,避免了扩展有限元中的阶跃函数和水平集概念。为了避免裂纹尖端在单元内部不同位置而产生误差,对裂纹尖端附近一定范围内的每一个物理覆盖附加奇异覆盖函数。选取一个算例比较分析了内水压力对应力强度因子的影响,当考虑裂纹面内压时,定量分析比较了各因素对应力强度因子的影响大小,并应用于分支裂纹水力劈裂破坏。计算结果表明,改进后的计算结果与解析解相吻合。未考虑裂纹面内压,误差往往较大。考虑裂纹面内压后,随着裂纹长度的增加,误差逐渐减小;随着网格密度的增加,误差也逐渐减小。分支裂纹的渐进破坏结果表明该改进方法的可行性,具有较大的实际应用价值。     

土工格栅加筋砂土地基大模型动载试验研究

为了研究土工格栅加筋砂土地基在动力荷载作用下的受力变形特性,利用自行设计的300 cm×160 cm×200 cm（长×宽×高）大比例地基模型试验装置,分别针对纯砂地基、土工格栅加筋地基进行了静动荷载破坏试验。分析地基承载力及基础沉降、地基土压力、动力加速度响应、土工格栅应变等参数变化规律,揭示了动力荷载作用下加筋砂土地基的承载力和变形特征,并对比分析静、动荷载对加筋地基承载性能的影响。试验结果表明,与纯砂地基相比,格栅单层加筋地基的承载力提高1.12倍,地基基础中轴线处沉降量减少24%,加筋土体的抗变形能力得到很大提高;加筋作用改变了地基的破坏模式,动载作用下纯砂地基为冲剪破坏而加筋地基为整体剪切破坏;筋材的存在对地基土压力及加速度峰值分别有明显的扩散作用和衰减作用,可有效降低在动力载荷下筋土的瞬态变形。     

井地电位成像技术在煤层气水力压裂缝探测中的应用

利用井地电位测量技术取得了北票煤矿煤层气探测区M1井水力压裂缝前后储层的电位数据。通过反演成像方法对实测电位数据进行了处理,得到了水力压裂缝分布的几何参数。显示了井地电位测量技术探测水力压裂缝的良好应用前景。     

确定Brooks-Corey土壤水力特性模型参数的垂直入渗方法

在水平入渗方法的基础上,提出了一种不需测定饱和导水率,仅利用一维垂直入渗试验即可确定Brooks-Co-rey模型参数的新方法.利用封丘县两种质地土壤的入渗资料,对所提出的方法进行了检验.结果表明,只要入渗历时足够长,基质势和重力势作用相当,垂直入渗方法确定的土壤水力参数与水平吸渗方法的预测结果相近;利用预测的参数,数...     

钻孔瞬变电磁探测在水力压裂效果检测中的应用

水力压裂技术广泛应用在矿井冲击地压防治、围岩卸压等各方面,但对于压裂效果的评价检测一直缺乏高效、直观的技术手段。为解决这一问题,采用动源动接收的钻孔瞬变电磁三分量探测方法,开发了一套适用于压裂孔内施工的探测装备以及配套施工工艺。在煤矿井下开展了2次工程试验,通过对比压裂前后2次探测数据垂直分量的处理结果,提取出纯异常场,确定主要裂缝分布范围,并根据2组水平分量的计算结果实现了异常体中心方位角定位,完成压裂裂缝的立体空间三维成像展示。研究表明：钻孔瞬变电磁三分量探测技术能够与煤矿井下压裂施工相结合,通过压裂前后探测结果对比获得压裂液的分布位置,进而分析压裂裂缝发育情况,实现压裂效果检测评价的目的。     

半湿润地区洪水预报模型研究及应用

针对半湿润地区建立了流域非线性产流、汇流模型以及流域洪水实时预报校正方法，并将研制的模型应用于陆浑水库流域洪水预报，取得了较为满意的预报效果。