水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明：随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长; 水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大; 黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高; 与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆; 水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

煤层气井注水泥顶替效率研究

煤层低压、易塌、易漏造成煤层段井眼不规则,扩径严重,使注水泥过程顶替效率降低,影响水泥浆的封固效果。运用CFD数值模拟方法,结合鹤岗煤层气井测井数据,模拟了煤层段不同扩径长度、扩径率、井斜角、套管居中度、水泥浆流变参数及顶替流态下的体积顶替效率及截面顶替效率值;分析了各因素对顶替效率的影响规律。结果表明,扩径段长度增加,顶替效率提高;扩径率、井斜角及偏心度增加,顶替效率降低;宾汉流体及幂率流体均存在顶替效率最高的流变参数值,顶替流态建议采用塞流顶替。研究成果为煤层气井安全优质固井提供了技术指导。     

偶极子声波测井在双层套管井中激发的声场特征

多层套管井中的套管-水泥以及水泥-地层在径向上的分布较单层套管井界面多且径向分布范围更深.目前还未有针对多层套管井固井质量评价的有效方法,偶极子阵列声波测井具有工作频率低径向探测深的优势,本文通过实轴积分和三维有限差分计算了偶极子声源在不同胶结状况的双层套管井中激发的声场,旨在探讨偶极子阵列声波在双层套管井中评价外层套管和地层之间胶结状况的可行性.计算结果表明,在两层套管之间充填泥浆时,全波波形中可明显观测到地层弯曲波和套管弯曲波,若外层套管和地层之间充填水泥套管弯曲波的慢度明显高于充填泥浆时的慢度值;在外层套管和地层之间胶结的水泥出现缺失,套管弯曲波的频散曲线会处于完全胶结与完全无胶结之间,其变化量与水泥在外层环空的占比近似成线性关系,几乎不受水泥缺失的径向位置影响.由于偶极子声源的指向性,套管弯曲波的响应特征主要受与声源振动指向的方位扇区胶结状况的影响;在两层套管之间充填水泥时,若外层套管和地层之间充填泥浆,仍可观测到套管弯曲波,模拟波列提取的套管弯曲波的频散曲线与解析解计算的频散曲线吻合,两层套管通过水泥胶结在一起,其弯曲振动的传播速度稍有增加,类似单层套管厚度加厚的响应特征.两种模拟方法得到的结果均表明套管弯曲波对外层套管和地层之间的充填介质敏感,验证了偶极子阵列声波测井在双层套管井固井质量评价中应用的可行性.

     

ECC面层加固空斗墙抗震性能试验研究

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)具有高强度、高延性和水硬过程中粘结性能良好,在砌体加固工程中具有广泛的应用前景。通过对2片未加固、2片单面和2片双面ECC面层加固后空斗墙进行水平拟静力试验,对比加固不同砌法下单面和双面空斗墙破坏模式、滞回曲线、刚度退化、承载能力和延性性能,进而研究ECC面层加固对墙体抗震性能的影响。利用ABAQUS有限元软件,采用预留孔洞的整体建模方式进行有限元分析,对比了试验值与计算值。结果表明:ECC面层与砖墙之间粘结较可靠,ECC面层优越的材料抗力可以抵抗墙体承担的水平剪力;单、双面ECC面层加固后空斗墙体极限变形能力及极限承载力均得到大幅提升,试件延性和抗震性能同步改善;有限元计算的水平承载力值与试验值相差不大。     

基于正交设计的红层软岩改良土压缩模量试验研究

西部地区大型基础性工程项目日益增多,为处理工程开挖出的大量土方,减少工程造价和实现绿色发展的目标,通过对红层软岩改良土进行试验研究,评价其作为路基回填料的可行性.以西北某地铁深基坑项目为依托,首先通过对不同黄土和水泥掺比下红层软岩改良土进行正交试验研究,其次对该改良土压缩模量的影响因素进行分析,并给出最佳配合比,最后对...     

提高水泥环韧性的实验研究

本文采用ＳＨＰＢ技术和反射式动焦散线法测定了不同配方水泥石材料的动态力学性能和断裂韧性，对增强水泥石抗冲击性能的有效途径进行了实验探索，给出了两种实验方法所得结果的分析对比。     

钻孔灌注桩在软土地区深大基坑围护工程中的应用

上海市某基坑工程开挖深度与开挖面积均较大,周边环境复杂,变形要求高。基坑围护工程采用钻孔灌注桩加双头水泥土搅拌桩隔水加二道支撑的方案,分层分区、限时开挖支撑,信息化施工,保证了基坑的顺利开挖,取得了令人满意的工程效果。     

考虑固化剂掺量影响的镁质水泥固化土非线性本构模型

为准确描述不同固化剂掺量W_g下镁质水泥固化土的力学特性,通过开展不同W_g下固化土的室内试验,提出了镁质水泥固化土的非线性本构模型。采用新型环保的镁质水泥复合固化剂加固淤泥,并对不同W_g下的镁质水泥固化土进行扫描电镜(SEM)试验、一维压缩试验和不排水三轴试验。结果发现:镁质水泥固化土具有显著的结构性,且随着W_g的增加,结构屈服应力越大,水化产生的胶凝材料增加了土颗粒间的黏结力,水化产物逐渐填充土体孔隙,镁质水泥固化土的应力-应变曲线由加工硬化型逐渐转变为加工软化型。根据试验结果,提出了一个能涵盖固化剂掺量影响并能实现应力-应变关系转型的镁质水泥固化土本构模型。算例验证该本构模型预测结果与试验结果比较吻合,能较好预测任意W_g下镁质水泥固化土的应力-应变关系。     

泸州深层页岩气呼吸性地层井漏堵漏方法及对策分析——以Y101H3-4井为例

泸州深层页岩气储层埋深达4000 m,属于高压力地层,所钻遇石牛栏组地层岩性为含砂泥岩,本区内多口井钻遇高压裂缝气,溢流及井漏风险大,时常出现高套压事件;同时一些井存在采用高密度钻井液钻进至类似地层时发生漏失后又返吐的现象,给堵漏和钻进作业带来较大困难。针对该类呼吸性地层井漏,以Y101H3-4井为例,现场试验了一系列堵漏方法及措施,结果表明：常规堵漏工艺对呼吸性地层堵漏效果不佳,堵漏材料粒径难以匹配,易导致封门堵漏失败;针对同平台邻井实钻油气显示情况,合理降低钻井液密度有助于堵漏作业实施;油基水泥塞是解决此类呼吸性井漏最有效的工艺技术,但前提条件是确定合理钻井液密度,降低注水泥过程中的返吐量,防止水泥浆与钻井液直接接触污染。在泸州区块采取降密度+注油基水泥塞堵漏是解决呼吸性地层井漏的最佳方法,可快速解决该类地层的堵漏难题。     

水泥灌浆锚杆浆液材料改性的试验研究

通过室内水泥浆液正交试验,优选出水泥灌浆锚杆的水泥外加剂类型及加量比例,以提高锚杆固结水泥结石体的早期强度,在确保水泥浆液的可灌性条件下,可使水泥 (2~3d)凝期的强度提高 50%~100%,即将锚杆张拉与锁定的时间缩短到 2~3d左右,确保边坡支护体系的安全性。