钻孔灌注桩泥浆流变性能评价方法探讨

粘度是评价钻孔灌注桩泥浆性能的重要参数之一。由于钻孔灌注桩桩径大,泥浆循环速度低,剪切速率低,评价石油钻井和地质勘探泥浆流变性能的方法不适合评价钻孔灌注桩泥浆粘度。首先分析了钻孔灌注桩循环速度,推出其剪切速率分布;然后分析了旋转粘度计的剪切速率,提出了低转速的粘度计更适合评价钻孔灌注桩泥浆;最后推导出了塑性粘度、有效粘度和动切力的计算公式,对准确评价钻孔灌注桩泥浆具有重要理论和实践意义。     

水平定向钻穿越冰水沉积层技术探索与实践

油气长输管道常采用水平定向钻(HDD)方式穿越河流,我国四川盆地内一些河流地层以冰水沉积为主,其中含有大量的卵砾石,穿越施工风险较高,结合兰成渝输油管道某河流穿越改造工程,对冰水沉积地层特点以及相应的穿越风险因素进行了分析,选择了合理的钻具组合,并针对钻具组合进行了钻具受力分析,确定钻杆最大应力为171.5 MPa,选择的钻杆能够满足施工要求。考虑到冰水沉积地层特点,采用套管隔离表层卵砾石、大直径钻头和带有角度泥浆马达、高黏度泥浆护壁、改性环氧玻璃钢外防腐层防护等措施,现场实施结果显示,定向钻钻孔稳定性良好,管道回拖施工过程中回拖力平稳,为水平定向钻穿越卵砾石层提供了新的思路。     

水平定向钻穿越电力管束时管道受力及安全分析

水平定向钻进技术(HDD)在市政电力排管施工中得到普遍应用,由于电力管道施工过程中的多管组合回拖和压密注浆等施工特点,不仅使得回拖时的阻力增加,而且作用在管道外壁上的注浆压力同时会降低管道抗外压能力,与单根管道的回拖施工有明显差别。考虑多管组合回拖效应,利用管束的等效半径和管束与孔壁的等效摩擦系数,对常用的ASTM回拖力计算方法进行改进,使其更适用电力管道回拖力计算;同时将注浆压力作为管道所受外压力,分析注浆时管道的应力,从而保证管道回拖和注浆施工中的安全。     

关于堆石料三维流变速率的一点注记

原型监测表明面板堆石坝一般存在比较显著的流变现象。针对不同文献给出的堆石料三维剪切流变速率计算式存在差异,笔者以3参数指数流变模型为例对堆石料三维流变速率进行了研究。假设体积流变和剪切流变变化规律不同,首先推导了三维体积流变速率计算公式,然后依据Prandtl-Reuss流动法则可以由Mises屈服函数作为塑性势函数推导获得。为此,采用关联流动法则,同时假设塑性势函数为Mises屈服函数,导出了堆石料三维剪切流变速率计算式。通过将三维流变速率计算式退化为单轴流变速率计算式进行合理性分析,分析表明,本文导出的三维流变速率计算式理论上是严谨的,由此指出相关文献给出的流变速率计算式理论上不严谨。     

长距离非开挖穿越技术在岩石层、砂层的施工实践

立沙油品储运项目输油管道东江穿越工程,管道穿越水平距离为1085m。穿越地层主要为不同风化程度的花岗岩及砂层等复杂地层,其中穿越最硬岩石单轴饱和抗压强度达到36．7MPa,采用大型非开挖水平定向钻机进行施工。简述了施工测量及确定方位角、钻导向孔、扩孔及管道回拖等主要施工过程。通过采用加设直径300mm导向套管、布置人工磁场等施工措施,有效地保证了穿越轨迹与设计曲线重合;存泥浆中添加堵漏剂等外加剂,防止泥浆从岩石裂隙巾流失;在施工至砂层时增加泥浆粘度及添加润滑剂等措施防止塌孔．同时减小扩孔及回拖阻力：采用开挖发送沟并在沟内灌水,使管道存孔内保持悬浮状态等措施以减少管道的摩擦阻力,确保管道顺利回拖。     

上海砂性软土地层水平定向钻进泥浆性能调控技术

上海地区水平定向钻进铺管（HDD）钻遇不易成孔的砂性软土的概率甚高,这种地层对泥浆性能有特殊要求。但目前普遍使用的复配型增效商品土粉基调相近,难以就大量工程个案恰如其分地发挥关键功效。为此,论述了该类工程环境下泥浆性能设计要点,分析了材料添配的作用机理,重点给出了泥浆密度、粘度、切力以及失水量等参数调控的宜于实用的若干配材技术,以提供相类似工程条件下泥浆运用的可参考方法。     

关于测量大口径HDD环空泥浆固结特性新方法的研究

水平定向钻进（HofizontNDirecfionl Drilling,简称HDD）是采用安装于地表的钻孔设备。对于大直径管道来说,工程竣工后在钻孔和管道之间要留下300mm-400mm的环状间隙。要对泥浆固结后进行应力应变的分析,前提是要知道环空泥浆的固结时间。而传统测量环空泥浆的固结时间的方法存在着很多问题与缺陷,这也导致了时间检测上面误差较大,从而耽误了研究泥浆固结后受力分析的最佳时间。因此,弄清泥浆固结时间的变化规律非常必要,而目前国内在判定泥浆固结时间的方法上仍处于空白阶段。针对这一状况．本人设计采用两种方法进行固结时间的判定,通过湿度传感器测量环空泥浆间隙的水蒸气含量进行泥浆固结时间的判定。     

龙滩水电站泥板岩剪切流变力学特性研究

利用岩石剪切流变仪,对龙滩水电站泥板岩进行了剪切流变试验,分析了泥板岩剪切位移随时间的变化规律,探讨了不同应力状态下剪切流变速率的变化趋势,讨论了岩石剪切强度随时间的变化规律。将非线性流变元件(NRC模型)与西原模型串联起来,建立了新的能够描述加速流变特性的岩石非线性流变模型。采用泥板岩剪切流变试验曲线,对建立的黏弹塑性剪切流变模型进行了辨识,获得了岩石黏弹塑性剪切流变模型的材料参数,流变模型与试验结果的比较显示所建模型的正确性与合理性。     

淤泥质软土动态流变特性与流变参数研究

实际调查和理论分析表明,软弱岩土具有流变特性,动态载荷作用加速了软弱岩土的流变行为,成为诱发岩土地质灾害的重要因素和主要动力。在测试分析动载作用下淤泥质软土的流变力学特性基础上,建立了动态黏弹塑性流变力学模型和流变方程,推导出动态流变参数计算式;通过测试,分析了动态剪切作用频率、动态剪切应变、淤泥质软土含水率等因素对动态流变参数影响特性。研究结果对揭示动载作用下淤泥质软土动态流变特性与流变参数影响变化规律,探索软弱岩土突发地质灾害的流变动力学机制等具有一定的理论和现实意义。     

动载作用下淤泥质软土流变模型与流变方程

淤泥质软土在动态载荷作用下具有黏弹塑性流变力学特性。在理论分析和测试基础上，建立了黏弹塑性流变力学模型，并推导了新的流变方程和动态黏弹性流变参数。研究结论对分析动态载荷作用下软土流变力学响应与稳定性，探索软土加速流变并导致岩土地质灾害的动力学机制等具有重要的理论意义，对维护岩土工程的安全性等具有重要的工程意义。     

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆液流变特性试验

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆液在地质灾害快速治理工程中具有广阔的应用前景,但复合浆液的流变特性直接影响到应用效果。采用理论分析与试验相结合的方法对不同配合比的普通硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆液的流变特性进行了研究。根据试验结果绘制了复合水泥浆液的剪切应力-剪切速率变化曲线;通过测定浆液的表观粘度随时间的变化情况分析了水泥浆液粘度的时变特性。试验结果表明,水灰比对复合水泥浆液的流型有较明显的影响,减水剂对浆液的流型无明显影响,但对浆液的流变参数的数值影响较大,研究结果对于工程应用具有一定的指导意义。     

Rheological characteristics of mixed kaolin–sand slurry,impacts of pH,temperature, solid concentration and kaolin–sand mixing ratio

Significant amount of slurry waste is produced from mineral processing plants globally constituting high levels of both kaolin and sand in aqueous suspension. Large quantities of slurry and mine tailings require efficient handling, transportation and storage system. The transportation and treatment of kaolin–sand slurry is dependent on its rheological behaviour which is a function of temperature, total solid concentration and pH. In this study, the effects of total solid concentration, pH and temperature on rheological behaviour of kaolin–sand mixture were investigated. These parameters were varied to analyse the viscosity, yield stress, flow index and shear force requirements of the mixed kaolin–sand suspension as a function of these varying parameters. Experimental rheological investigation conducted on rotational stress-controlled rheometer equipped with Peltier concentric cylinder system showed that the kaolin–sand mixture suspension is shear thickening in nature. The shear stress-rate rheograms for the kaolin–sand suspension can be modelled by the Herschel–Bulkley model with high levels of accuracy for pH range of 4–11, temperature range of 20–50 °C and solid concentration of 5–50 %. Solid concentration of the suspension was found to significantly affect the rheological behaviour of the mixture where higher kaolin–sand slurry concentration resulted in greater viscosity and the trend becoming less predictable for solid concentration greater than 50 % by weight. pH was another factor affecting the rheological behaviour of kaolin–sand slurry. pH of 3 or less resulted in the dramatic increase of viscosity of the suspension possibly due to the isoelectric point of the mixture system found between pH of 3 and 4.     

煤层气钻孔化学堵漏浆液的配制与试验

为解决山西某矿区煤层气钻孔漏失问题,选择合适的堵漏浆液。基于正交试验的设计方法,以低水解聚丙烯酰胺（PHP）、801堵漏剂、水玻璃和植物胶为堵漏材料制成堵漏浆液,测试了堵漏浆液的相对密度、失水量、塑性黏度、表观黏度、和动切力等指标,并采用极差法与方差法分析了各材料（因素）的显著性。研究表明:塑性黏度、表观黏度受PHP的影响最大,水玻璃对失水量影响最大,801堵漏剂对动切力影响最大。以较大的黏度和动切力及较低的失水量为评价依据,确定了堵漏浆液的最优配方。建立了最优配方堵漏浆液的流变方程,模拟试验测定堵漏浆液的堵漏性能,并通过4个煤层气钻孔工程实践验证了堵漏浆液的堵漏功效。      

岩体结构面剪切流变试验及模型参数反演分析

针对锦屏二级水电站地下洞室群围岩富含节理的实际情况,采用弱面直剪流变仪对组成隧洞围岩的主要岩样（板岩、大理岩）进行了含软弱夹层岩石的剪切流变试验,得出岩石夹层的剪应力-剪切位移时程曲线。通过对岩石夹层试验结果的分析,得出了岩石的长期强度参数,与快剪试验获得抗剪强度参数相比较发现长期抗剪强度参数有所降低,且凝聚力对剪切流变特性的影响略高于内摩擦系数。最后通过对6种模型的拟合分析,得出了适合岩石夹层的标准线性体流变模型,在此基础上通过反演分析得到了岩石夹层标准线性体黏弹-塑性剪切流变模型,并反演了该模型的参数。     

Simple-Shear Rheological Properties of Shallow Clay Layer in Shanghai

This paper presets the results of simple-shear rheological tests for the shallow clay layer in Shanghai and the rheological parameters of this clay layer, such as shear parameter, viscosity and long-term strength etc. , by using the obtained relationship among stress, strain and time. The test results show that with certain density and water content of the clay and shear stress less than the yield value, the relationship between shear stress and shear strain for the same shear duration can be obtained by superposition theorem. Because of its linearity, likewise, the relationship between long-term shear flow rate and shear stress also hold true thus, from the linear portion of the curves mentioned above the shear modulus G and viscosity η can be obtained . however , when shear stress is beyond a certain yield value, the curve becomes non-linear. This yield value can be regarded as long-term strength of the soil . In rheological experiments these parameters are all functions of time.     

海底泥流的流变试验及强度模型

海底泥流是海底斜坡发生失稳滑动后,经复杂的水土交换作用演变成的稀式海底滑坡体,表现出土体和流体的双重特征,而现有的测试方法难以获得低剪切应变率下连续变化的强度值,不能很好地揭示其综合强度特性。利用新型全流动贯入仪和RST流变仪,对模拟海底泥流在不同剪切应变率下的流变和强度特性进行了多组试验研究,并基于试验结果分析了不排水剪切强度、屈服应力和表观黏度与含水率的相关性。基于剪切稀化理论,提出分阶段拟合模式来描述海底泥流从低剪切应变率到中高剪切应变率的流变关系;通过多种常规流变模式拟合结果的对比分析,显示出新流变模式的适用性和优势。考虑强度软化的影响,建立了全剪切应变率范围内海底泥流的不排水剪切强度模型,为海底泥流运动过程的数值模拟和灾害评价提供科学依据。