土压力研究中的两种思路

到目前为止,土压力理论的研究可以归结成基于极限平衡理论的和基于半数值半解析方法的两种思路。土压力的经典理论都是建立在前者基础上的,它将土体视为弹性体、刚塑性土或弹塑性体,选择摩尔包线作为破坏准则,将问题简单化,得到的土压力理论值与实际值相差较大;而建立在半数值半解析方法上的土压力研究,则将函数表达式与计算机数值分析有机结合起来,综合考虑土体的变形、施工的时间以及土体的强度指标,使的土压力计算值与实际值比较吻合,所以后者开始成为土压力理论研究的新方向。     

热力耦合条件下超临界CO2驱替煤层CH4实验

为提高煤层CH₄抽采效率,利用自主研发的实验系统,模拟超临界CO₂在深部煤层中驱替CH₄的过程,开展了不同温度和注入压力条件下原煤试样中超临界CO₂渗流、吸附及驱替CH₄实验。结果表明：在恒定温度条件下,随着超临界CO₂注入压力逐渐增大,煤体渗透率提高,CO₂吸附量增加。超临界CO₂注入压力和温度对驱替效果影响显著。不同温度条件下,当超临界CO₂注入压力从8 MPa增至12 MPa,CH₄驱替量平均增长了0.076 cm³/g,CH₄驱替效率增加了17%~23%,超临界CO₂置换体积比呈线性递减趋势;相同注入压力条件下,温度每升高10℃,驱替效率平均增加8%,置换体积比平均下降0.5。研究结果为高效抽采煤层CH₄和实现CO₂封存提供理论依据。     

新场岩体定压力压水试验数据解译方法的对比

以高放废物地质处置北山预选区新场岩体三个深钻孔的定压力压水试验为例,分别从压水阶段数据求解、压力恢复阶段数据求解和特殊试验段参数求解3个方面,对稳定流公式法和非稳定流参数拟合法进行了对比,得到了如下结论：非稳定流参数拟合法较稳定流公式法适用的渗流类型更多,使用数据量更大,结果更为可靠;在压水阶段和压力恢复阶段数据完整时,优先选择压力恢复阶段非稳定流参数拟合结果作为试验段的渗透系数.依据上述筛选原则,得到了新场岩体BS17～BS19三个深钻孔渗透系数的概率分布图,可初步判断新场岩体为低渗透性岩体,适宜于高放废物地质处置.     

中国煤层甲烷资源勘探开发前景初析

目前，煤层甲烷资源已成为天然气勘探开发领域的热点之一。本文对中国煤层甲烷资源的分布与储层特征进行了总结，阐述了中国煤层甲烷资源的勘探开发系“高投入、高难度、高科技”项目，要创新突破需集中一定的资金、集中优秀的人才，集中高新的设备。遍地开发、短平快、急于求成很难取得重大成效。     

深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式的上限分析

相对于盾构隧道施工的大量需求与快速发展的状况,国内在盾构工法特别是大型深埋盾构隧道施工技术和理论研究方面还存在不足,特别是水压条件下深埋盾构隧道开挖面稳定问题。基于极限分析上限法和水土压力统一参数,对考虑水压影响的均质土深埋隧道开挖面稳定性计算方法进行研究,建立了考虑水压影响的深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式模型,并推导了其极限支护压力计算公式。然后利用土层厚度加权平均法,可将上述方法应用于多层土深埋盾构隧道开挖面稳定性的评价中。最后,以上海长江盾构隧道实际工程为例,采用本文推导的极限分析上限三维对数螺旋破坏模式方法计算并分析其极限支护压力,并将计算结果与前人研究和规范方法计算的结果进行对比分析。通过该研究可改进与完善水压条件下深埋盾构隧道极限支护压力确定方法,从而为考虑水压条件下盾构隧道施工支护压力的合理确定提供理论依据。     

温度、三轴应力条件下砂岩渗透率阶段特征分析

利用20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机进行了长石细砂岩的渗透率试验,研究了恒定三轴压力和常温至600℃条件下砂岩渗透率变化特征。试验表明,随着温度增加,长石细砂岩渗透率变化规律表现为5阶段特征：①低温段,随温度升高渗透率略有下降;②阈值温度前段,达到阈值温度后,渗透率急剧增大,产生一个突跃,增加了65倍;③阈值温度后段,随着温度的继续升高,渗透率出现下降;④稳定段,渗透率达到谷值后不再下降,并稳定在一个较高水平,是室温渗透率的8倍;⑤高温段,渗透率重新增大。通过对长石细砂岩的细观结构变化及声发射事件（AE events）计数率分析后认为：渗透率的阶段性变化规律主要与内部矿物颗粒之间及其内部因局部热应力集中而诱发产生的微裂缝的开闭有关;高温条件下的长石细砂岩渗透率二次剧烈变化则主要与砂岩中部分矿物晶体颗粒成分在高温环境下的熔融、重结晶等现象有关。     

高堆石坝砾石土心墙施工期应力监测与分析

对于高堆石坝,施工期心墙内部是否会出现过低的竖向土压力或较高的孔隙水压力对施工期以及蓄水期大坝安全稳定具有重要意义。以施工期砾石土心墙应力监测资料为基础,结合施工进度和过程资料,分别从时间、空间和影响因素分析砾石土心墙施工期竖向土压力和孔隙水压力,以期对土质心墙高堆石坝的设计理论和施工措施的完善具有促进作用。竖向土压力主要和土重度、土柱厚度和拱效应有关,沿坝轴线基本为对称分布;心墙拱效应最强烈的部位大约在1/3坝高处坝轴线附近;存在拱效应的高程土压力呈驼峰状分布,坝轴线附近土压力最小。孔隙水压力主要和竖直土压力、含水率有关。在大坝填筑过程中,应加强心墙土料和上下游坝壳含水率的控制,避免过高孔隙水压力的产生,并降低拱效应的影响。     

用空气造穴完井数据探讨煤储层压力

煤层气空气动力造穴完井技术在中国正处于探索和试验阶段,洞穴完井工艺可以获得丰富的煤储层数据。通过空气动力造穴完井观测数据,结合实际地质情况,将注气压力时间曲线分为两个阶段：注气压力小于储层压力时满足气体状态方程,注气压力大于储层压力时满足气体渗流方程,说明在注气初期井内压力与注气时间近似为直线关系,利用两直线的交点确定储层压力在理论上是合理的,并结合静态条件估算了储层压力。通过与注入压降试验结果对比,证明了计算结果的可信性。这一方法为综合评价储层条件和制定更合理的采排制度提供了有益的参考。     

循环荷载下软黏土不排水强度弱化分析的动力有限元ABAQUS实现EI北大核心CSCD

在波浪循环荷载作用下饱和软黏土地基出现孔隙水压力升高,并导致不排水强度弱化,严重影响防波堤的承载性能。考虑静偏应力影响,基于最大孔隙水压力发展模型和正常固结软黏土不排水强度公式,推导出软黏土不排水强度随循环荷载作用次数和应力水平变化的动态折减规律。结合软黏土不排水强度动态折减规律和M-C屈服准则,在有限元软件ABAQUS上实现软黏土不排水强度循环弱化分析的数值开发和动力运算过程。运用该动力有限元方法对天津港防波堤地基软黏土的动、静三轴试验进行数值模拟运算。结果表明,最大孔隙水压力发展曲线以及循环荷载作用后不排水强度的数值预测结果与动三轴试验结果吻合良好。另外,动力有限元方法(DFEM)能够表示土体强度在循环荷载作用下的具体弱化过程。     

无黏性有限土体主动土压力解析解

经典土压力理论的应用是基于半无限土体,但当墙后土体范围有限时经典土压力理论可能就不再适用,出现有限土体土压力问题。针对较复杂条件下无黏性土的有限土体土压力问题,建立了计算模型,并采用薄层单元法推导出解析公式,证明经典的郎肯土压力和库仑土压力皆为所提出的新公式的特解。在综合考虑不同计算条件后,制定土压力计算流程,涵盖了各个条件下土压力计算方法。通过计算分析表明：极限破裂角不为定值,随计算参数的变化而变化;不存在有限土体时,所提新公式解与库仑解较接近;出现有限土体时,新公式解趋近于模拟解,从而证明了新公式解的合理性。此时与库仑解相比,则存在明显差异。