水压脉冲堵漏灌注器的研究

水压脉冲堵漏灌注器是利用水压脉冲产生的脉动压力，在钻孔内实现动压注浆的灌注装置。介绍了水压脉冲堵漏灌注器的原理、特点、结构、工作程序、性能指标及生产试验情况。     

水压致裂地应力测量在油田开发中的应用

一、前言水压致裂技术起源于石油开发中的油田水压致裂强化增产方法。1957年,哈伯特(Hubert)和威利斯(Willis)从油田水压致裂技术中得到启示,创立了常规的水压致裂应力测量理论。美国的海姆森从1970年,在美国东、西部的油田进行了一系列深部应力测量。上述水压致裂应力测量是在没有套管的钻孔(简称裸眼钻孔)中进行。不仅可得到主应力值,而且通过橡胶印模器能获得破裂裂缝的方向。80年代初,为满足油田生产需     

松散地层脉动与稳压灌浆室内试验研究

开展松散地层控制灌浆工艺研究具有重要的工程实践意义。开发了一套室内松散地层灌浆模拟试验装置,可模拟受灌体弹塑性边界,对比进行稳压灌浆与脉动灌浆试验。试验结果表明,在相同围压(0.2 MPa)、水固比(0.6)、不同灌浆压力(0.1,0.2,0.4 MPa)条件下,脉动灌浆灌后结石体7 d强度明显优于稳压灌浆,且强度值分布较均匀。电镜扫描表明,脉动灌浆后的土体呈团状结构,较常规灌浆后的絮状结构更紧密。脉动灌浆参数影响试验表明,采用较大的脉动灌浆压力有利于受灌体挤密,但压力过大更易劈裂扩散,造成浆脉变薄、结石强度降低;采用较小的水固比不利于浆液的扩散,但水固比过大会导致结石体厚度变薄、强度降低。试验论证了松散地层灌浆采用脉动灌浆工艺更加适宜,但需合理控制灌浆压力和水固比。     

深矿钻孔帷幕灌浆的数值模拟与应用

深矿钻孔帷幕灌浆受到钻孔的垂直度、钻孔灌浆压力和扩散半径等因素的影响,使得灌浆的技术难度加大,直接影响帷幕的形态及防渗效果。采用基于UDEC离散单元程序的数值模拟方法,对深孔帷幕灌浆压力的扩散分布及浆液的流动扩散形态进行模拟,可以为深孔帷幕注浆工程设计和施工提供参考和指导。     

基于裂隙充填特征的坝基岩体灌浆效果评价

灌浆是水工建筑物基础处理中最常用的技术手段,通过灌浆封堵裂隙使基础岩体的防渗性、结构强度等达到设计要求。裂隙是透水透浆的最基本结构面,在灌浆处理中浆液对裂隙的充填程度是灌浆效果最直观的表现,由于灌浆工程的隐蔽性,裂隙的充填特征难以直接获取到,目前大多采用间接的压水试验法进行效果评价。利用钻孔摄像技术对灌浆钻孔进行成像探测,获取钻孔360°壁面图像,识别灌浆后的裂隙充填特征,考虑不同充填特征对灌浆效果的影响,建立以充填裂隙和未充填裂隙为要素的灌浆效果评价指标——钻孔内裂隙充填指数(borehole fracture filling integrity,BFFI),探讨BFFI与常规压水试验透水率结果的相关关系,利用三次多项式拟合两种评价指标的函数关系,建立基于钻孔内裂隙充填指数的灌浆效果评价标准,并将该方法应用到雅砻江桐子林水电站厂房坝区帷幕灌浆补充试验中,结果表明,(1)压水试验法和BFFI法的灌浆效果评价结果吻合度较高,进一步说明了BFFI法评价灌浆效果的可行性;(2)利用钻孔摄像技术开展灌浆效果评价,既直观地展示浆液在裂隙中的充填特征,又能反映灌浆效果,为灌浆效果评价提供了新的思路和方法。     

东升电站堆石混凝土重力坝固结灌浆工程

东升水电站挡水建筑物采用堆石混凝土重力坝,基础固结灌浆过程中发现钻孔施工难度较大,采用了先对抛石段灌浆,后钻孔,再整体固结灌浆的方法,解决了这一问题,提高了整体的施工效率,经检验,固结灌浆效果明显,达到了设计要求。     

静压套管控制灌浆在渗漏围堰处理中的应用

静压套管控制灌浆法,就是从钻孔工艺出发,针对土石围堰结构的特点,采用跟管钻进,有效地解决了松散岩层和填筑地基中钻孔施工的护壁问题,不易发生塌孔埋钻等事故,提高钻孔成孔效率。另外,由于开孔孔径比一般的地质钻孔大,在灌浆时,增大浆液接触孔壁的面积,有利于浆液的扩散,提高灌浆效果。从灌浆控制性理论出发,结合套管定位,调整灌浆压力和浆液配比,控制灌浆浆液的扩散半径,使得灌浆部位和效果得到有效的控制。介绍了静压套管控制灌浆法在贵州董箐水电站围堰防渗堵漏中的应用。     

松软地层防渗灌浆帷幕结构性状实验研究

松软地层透水率较大,防渗灌浆工程吃浆量相对较大,浆液扩散极不规则,形成的防渗帷幕,包括防渗幕体厚度、力学性能、防渗效果等结构性状难以准确把握,现有的方法和技术主要采用压水试验、标贯、钻孔取心、物探等方法获取相关信息,但带有极大的不确定性,直接影响到防渗质量的评价。在现场进行多工况灌浆原型试验研究,通过注水试验、孔斜测定、取心测试、全断面开挖等多种方法,真实呈现防渗幕体的性状,包括幕体有效厚度及其影响范围、幕体强度性能和渗透性能。结果表明,在松软地层采用浆体封闭、脉动灌浆控制灌浆工艺,孔距1.5m,两排排距0.8m,并采用适宜的灌浆控制参数灌注可控性黏土水泥浆材,简便高效,孔周挤密区、结石体及胶结体形成的有效幕体均一性好,防渗效果达到5lu以下,灌后28d结石体强度达到3MPa以上。灌浆工艺和参数可直接供类似地层应用。对于不同类型地层在不同灌浆材料、灌浆工艺、灌浆参数情形下的灌浆结构性状,有必要研发物理模型进行大样本室内试验研究。     

极地深部冰层取心钻探孔壁水压致裂研究

为了维护极地深部冰层取心钻探工作中钻孔的稳定,避免孔内事故的发生,冰层孔壁的水压致裂问题是亟待解决的重要科学问题之一。本文在深入分析国内外冰层钻探资料的基础上,结合冰盖动力学相关理论,计算得出了钻孔所在区域冰层的密度、温度及内部应力随深度的变化规律。在此基础上,结合油气资源勘探水力压裂技术与冰层钻进钻井液等相关理论,建立了合理的孔壁压差计算方法,深入探讨了适用于深部冰层钻探孔壁水压致裂机理。研制了冰层钻孔水压致裂模拟实验装置,可分析研究不同围压条件下冰样的脆性变形机理。结合我国Dome A深冰心钻探工程实际,提出钻孔可能发生水压致裂的深度区域及孔壁所需的起始裂纹长度判定,以期为后续的安全高效冰层钻进提供重要的理论依据。     

粉细砂地层防渗帷幕综合施工方法

四川省武都水库右岸EL574 m灌浆平洞揭露出厚度2.3～9.8 m的粉细砂层,普通水泥高压灌浆无法形成可靠的防渗帷幕。采用高压旋喷、湿磨细水泥、化学灌浆的组合处理方式,取得了较好的施工效果。通过钻孔压水、大功率声波CT、单孔声波、钻孔全景数字成像等方法检测,表明达到了设计防渗要求。     

数字钻孔摄像在小浪底帷幕灌浆检测孔中的应用

为了评价帷幕灌浆效果,将数字钻孔摄像技术应用到小浪底水利枢纽3号灌浆洞3个灌浆质量检查孔中。通过数字钻孔摄像得到的孔壁图像资料, 对钻孔内发育的节理裂隙、破碎带和砂浆充填情况进行了分析研究,结果表明：?灌浆时浆液在外压下,主要沿连通性较好、延伸较远的裂隙向孔外岩体渗透。与渗流路径相连通的裂隙或延伸较短的裂隙,被浆液直接充填凝固后形成水泥结石。与渗流路径没有连通的裂隙则被忽略,或在灌浆压力下劈裂而部分充填,造成全充填、半充填和砂浆流出等几种充填效果;?破碎带充填与否主要与破碎带的规模、性质和与灌浆洞连通性有关。小浪底水利枢纽3号灌浆洞内的灌浆效果是明显的;将数字钻孔摄像技术应用于检查帷幕灌浆质量,分析灌浆浆液渗流路径,也是可行的。     

深圳抽水蓄能电站水压致裂法三维地应力测量和分析

由于水压致裂法地应力测量的突出优点已在国内外得到广泛应用,但以往只能测量钻孔横截面上的二维应力状态。近期兴起的水压致裂法三维地应力测量,已在多个工程中得到应用。深圳抽水蓄能电站采用了3个不同方向钻孔测量法和单钻孔测量法进行了三维地应力测量,得到了很好的测量成果。其中单钻孔三维地应力测量,在近水平向和铅垂向两个钻孔中应用。三维地应力测量成果不仅得到了相应钻孔横截面上和原生裂隙面上二维应力实测值的检验,而且得到了同一位置两种不同三维地应力测量方法的相互印证,和同一个钻孔（铅垂向）中套芯应力解除法三维地应力实测值的印证。两种水压致裂法三维地应力测量成果（单钻孔测量法包含了非铅垂向和铅垂向钻孔的两种测量法）非常一致,能够代表该测量区的地应力状态。     

声波检测在煤矿采空区灌浆质量效果中的应用

煤矿采空区常常破坏其上覆岩土层的稳定性,使其产生变形,直至崩塌、塌陷、地裂等,对上方建筑物造成危害。为加固岩土层的稳定,常采用钻孔灌浆法,封堵采空区及岩土层裂隙。笔者介绍了超声波检测钻孔灌浆质量的方法原理并做了测试效果分析。     

捞管器的改进

使用原水压捞管器,井深时,由于钻杆中的静水柱压力超过水压捞管器的弹簧限度,以及由于齿瓦和套管或套管接手的摩擦而卡住,送水机泵压忽大忽小或弹簧失灵等原因,使之,有时撒水,但齿瓦仍不能收缩回,且不能开车,甚致使个别齿瓦掉入井内,给生产带来麻烦.为此,我队张德山同志在原水压捞管器的基础上进行了改进,使它不用水压操纵,而是用正反丝扣钻杆接续借摩擦而作用的.这样,便克服了原水压捞管器的弊病.     

单孔三维地应力测试原理及其应用

近些年水压致裂原生裂隙地应力测试理论和实践得到了一定的发展。本文详细介绍了水压致裂单孔三维地应力测试的基本原理,阐述了在钻孔内选择2条以上原生裂隙段进行重张试验的测量,或者在完整岩体水压致裂测试的基础上,结合2条或2条以上原生裂隙段进行重张试验的测量,就可确定岩体的三维地应力状态;并将该方法应用到了某国外水电站调压井部位的钻孔应力测试中,较为准确的确定了该工程区域的三维应力状态。该方法原理清晰,操作简单经济,具有较为广泛的工程应用前景。     

岩心钻探事故孔偏斜钻进技术

本文结合事故钻孔施工实例,简略介绍了钻探施工事故钻孔偏斜器的制作、施工工艺、钻进方法,提出了应用自制偏斜器绕开孔内遗留物继续钻进的注意事项。通过偏斜钻进,在保证钻孔质量的同时,达到钻孔地质目的,获得所需地质资料。     

重庆小南海水库地震堆积坝体帷幕灌浆试验研究

小南海地震堆积坝体孤块石多,孔隙率大,局部架空现象明显,防渗整治难度较大。灌浆试验采用硬质合金或金刚石钻头回转钻进、泥浆护壁的钻孔方法,采用孔口封闭、自上而下分段、孔内循环式的灌浆方法,使用水泥粘土浆液,适当提高中排孔的灌浆压力,可以较好地解决堆积坝体的渗漏问题。从灌浆试验成果、检查孔压水试验及岩芯采取情况分析,灌浆效果明显,达到了试验的预期目的。     

土钉抗拔试验过程中钉周土体应力变化研究

土钉的抗拔强度是土钉支护结构设计需要用到的重要参数。抗拔强度的大小取决于拔出过程中作用于土钉表面的法向应力的大小。通过室内模型抗拔试验以及三维有限元分析,研究了钻孔灌注型土钉在钻孔、注浆及拔出过程中土钉杆周围土体中的应力变化情况。研究发现,对于钻孔灌注型土钉,孔周土体中的应力在钻孔结束时几乎全部释放掉;对于低压灌浆土钉,灌浆结束到浆体硬化的过程中土钉杆周围土体中的应力没有得到有效恢复;拔出过程中,由于土体的剪胀变形受到约束,土钉周围土体中的应力随着拔出位移的增加逐渐增加,从而导致抗拔应力的增加,说明土的剪胀性对钻孔灌注型土钉来说非常重要,对于低剪胀性土,需要通过增加灌浆压力等方法对钻孔过程中释放掉的应力进行补偿     

高掺量粉煤灰水泥浆在采空区处理工程中的应用

采空区处理工程一般采用在地面钻孔注浆的方式进行处理,灌浆以充填采空部分、冒落带和断裂带的空腔、孔洞,灌浆耗灰量非常大.研究高掺量粉煤灰灌浆材料的可灌性和经济性,将其应用于采空区处理工程实验,证实该方法具有重要的经济和社会意义.     

堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究

基于脉动注浆泵可输出低频周期性脉冲压力的特点,结合可控性黏土固化浆液,提出了一种可用于堤坝防渗加固的新方法。通过进行原型试验验证了该方法的可行性,考虑钻孔扰动和脉动低频重复压力对地层渗透特性的影响,推导了黏土固化浆液脉动扩散方程,运用多场耦合软件COMSOL探讨了脉动压力下黏土固化浆液扩散的机制,最后将研究成果成功应用于南水北调中线鹤壁段引水渠道边坡帷幕注浆工程。研究结果表明：黏土固化浆液脉动控制注浆技术可显著提高地层连续性和整体性,结石体28 d强度大于2 MPa,渗透系数可降至10?5 cm/s左右,浆液在注浆孔附近与土体胶结成块,邻近注浆孔浆脉交错搭接,整体表现为空间立体网状包裹结构的防渗墙体;对数值模拟和现场试验结果进行综合分析,堤坝脉动注浆时间应控制在1 800～2 400 s之间,合理的脉动注浆压力在0.2～2 MPa之间,脉动持续时间宜调至4～8 s,脉动间隔时间宜调至2～6 s,这样有利于保证堤坝脉动注浆工程达到最优的防渗加固效果;工程实践的渠道边坡连续性、整体性得到了改善,注浆止水加固效果显著,检查孔渗透系数降至10?5 cm/s,所取芯样完整,芯样最长可达40 cm。