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单一裂隙优势渗流对黏土层防渗性能的影响分析

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岩土力学 2014年第10期35卷 2838-2844,2887页

作者：蔡武军凌道盛徐泽龙陈云敏浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室杭州310058 浙江大学岩土工程研究所杭州310058

垃圾填埋体不均匀沉降等容易引起压实黏土防渗层开裂,显著降低其防渗性能。将裂隙作为高渗透性的多孔介质材料,建立了含单一裂隙压实黏土层的饱和/非饱和渗流模型,数值研究了含裂隙黏土层中的优势渗流过程,对比分析了裂隙位置、深度、... 详细信息

垃圾填埋体不均匀沉降等容易引起压实黏土防渗层开裂,显著降低其防渗性能。将裂隙作为高渗透性的多孔介质材料,建立了含单一裂隙压实黏土层的饱和/非饱和渗流模型,数值研究了含裂隙黏土层中的优势渗流过程,对比分析了裂隙位置、深度、宽度和渗透系数对压实黏土层水分击穿时间和稳定渗漏量的影响。结果表明,含裂隙压实黏土层的渗流过程可分为3个阶段:初始阶段、击穿阶段和稳定阶段;底部裂隙对压实黏土层防渗性能的影响较小,而顶部裂隙和贯通裂隙的影响较大;水分击穿时间随裂隙深度增大而迅速缩短,为保证黏土层防渗性能,宜将裂隙深度控制在0.1倍土层厚度以内;水分击穿时间和稳定渗漏量随裂隙宽度、渗透系数的增大而分别缩短和增加,且当其达到一定值后逐渐趋于稳定;裂隙贯通后将显著降低压实黏土层的防渗性能,其稳定渗漏量随裂隙宽度和渗透系数的增大而呈线性增长。

关键词：垃圾填埋体压实黏土层裂隙优势渗流水分击穿时间

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正韵律厚油层优势渗流通道的形成条件和时机

油气地质与采收率 2008年第3期15卷 105-107页

作者：杨勇中国石化股份胜利油田分公司东辛采油厂山东东营257094

正韵律厚油层在长期注水开发过程中易形成优势渗流通道,导致水驱波及系数降低,并影响剩余油的分布。以胜利油区馆陶组河流相正韵律厚油层地质特征及开发特点为原型,综合考虑了影响优势渗流通道形成的主要因素并建立了油藏地质概念模型... 详细信息

正韵律厚油层在长期注水开发过程中易形成优势渗流通道,导致水驱波及系数降低,并影响剩余油的分布。以胜利油区馆陶组河流相正韵律厚油层地质特征及开发特点为原型,综合考虑了影响优势渗流通道形成的主要因素并建立了油藏地质概念模型。在确定优势渗流通道界定标准的基础上,利用数值模拟方法,研究了优势渗流通道的形成条件及时机,并建立了优势渗流通道形成时机的预测模型。当实际油藏的渗透率级差、地下原油粘度、垂直与水平渗透率比值和注采强度满足各自的取值范围时,可以利用预测模型计算注水体积倍数。如果计算的注水体积倍数小于实际注水体积倍数,说明油藏已形成优势渗流通道。

关键词：优势渗流概念模型形成时机预测模型正韵律厚油层

不均匀沉降引起压实粘土屏障开裂及优势渗流分析

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不均匀沉降引起压实粘土屏障开裂及优势渗流分析

作者：蔡武军浙江大学

学位级别：硕士

垃圾填埋体的不均匀沉降等因素容易引起压实粘土屏障张拉开裂,裂隙的出现为外部水分进入填埋场内提供优先路径,显著降低压实粘土屏障的防渗性能,从而使得渗滤液的产量增大,引起垃圾填埋场失稳或渗沥液渗漏等重大工程事故。为了揭示压实... 详细信息

垃圾填埋体的不均匀沉降等因素容易引起压实粘土屏障张拉开裂,裂隙的出现为外部水分进入填埋场内提供优先路径,显著降低压实粘土屏障的防渗性能,从而使得渗滤液的产量增大,引起垃圾填埋场失稳或渗沥液渗漏等重大工程事故。为了揭示压实粘土屏障在不均匀沉降下的张拉开裂性状,本文采用PIV (Particle Image Velocimetry)技术测量裂纹扩展过程中的应变变化,开展了压实粘土梁的三点弯曲试验,详细研究了粘土的张拉开裂过程,以及含水量对粘土开裂性状的影响。另一方面,为研究裂隙对粘土屏障防渗性能的影响,本文将其作为高渗透性的多孔介质材料,建立了含单一裂隙压实粘土层的饱和／非饱和渗流模型,数值研究了含裂隙粘土层中的水分运移过程,对比分析了裂隙发育位置、深度、宽度和渗透系数对压实粘土屏障水分击穿时间和稳定渗漏量的影响。试验和数值分析的结果表明：(1)裂隙的发育位置对压实粘土层防渗性能有重要影响。底部裂隙对其防渗性能影响极小;顶部裂隙对稳定渗漏量影响很小,但会显著缩短水分击穿时间;贯通裂隙则会显著缩短水分击穿时间和增大稳定渗漏量。因此,压实粘土屏障服役期间应重点控制顶部裂隙的发育,并且严禁出现贯通裂隙。(2)对于顶部裂隙,随裂隙深度、宽度和饱和渗透系数增大,水分击穿时间大大缩短,稳定渗漏量不断增加;当裂隙渗透性足够大时,击穿时间主要受裂隙下部有效土层厚度控制,可将顶部裂隙近似作为入渗边界。因此,当粘土层顶部发育裂隙时,需要对裂隙的宽度和深度进行有效控制,并应重点控制裂隙的发育深度。(3)粘土的抗裂性能随含水量增大而显著提高,当含水量从32.6%增至37.0%时,临界开裂应变从2.4%增大至4.1%,但粘土的抗拉强度和弹性模量均显著降低。因此,在压实粘土层施工和服役过程中,应对压实粘土采取保湿措施,以提高其抗变形能力。(4)压实粘土层底部的拉伸应变与差异沉降的大小密切相关,可以根据差异沉降近似计算粘土层底部拉伸应变的大小。另外,裂纹出现后,随中点位移增加,粘土梁中的裂纹宽度呈近似线性地增长,而裂纹深度呈阶梯式快速增长,且裂纹前期扩展迅速,后期扩展较为缓慢。因此,填埋场设计中应有效地控制或减小场后差异沉降的大小。(5)含水量对压实粘土梁的弯曲开裂性状有显著影响。随含水量的增加,粘土梁中的裂纹扩展速度放缓,压实粘土梁由脆性断裂逐渐转变为延性破坏,并且裂纹尖端的塑性区域随含水量增加而不断扩大。(6)PIV测试技术能有效地揭示粘土梁弯曲开裂过程中的应变局部化现象,以及起裂位置的应变发展过程,具有传统测试方法不可替代的优越性。

关键词：覆盖系统粘土屏障不均匀沉降裂纹开裂过程临界开裂应变 PIV技术优势渗流水分击穿时间稳定渗漏量

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基于岩土介质三维孔隙结构的两相流模型

岩土工程学报 2020年第1期42卷 37-45页

作者：张鹏伟胡黎明 Jay N Meegoda Michael A Celia 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 北京交通大学北京100044 新泽西理工学院美国07102 普林斯顿大学美国08544

地下储层中岩土介质一般具有较低的孔隙连通性,宏观流动模拟一般忽略微观尺度的孔隙连通性,通过渗透率、弯曲度等参数反映储层的整体特性。但岩土介质的多孔性及孔隙间复杂的连通性,使得宏观描述流体在岩土介质中流动不能反映其内在流... 详细信息

地下储层中岩土介质一般具有较低的孔隙连通性,宏观流动模拟一般忽略微观尺度的孔隙连通性,通过渗透率、弯曲度等参数反映储层的整体特性。但岩土介质的多孔性及孔隙间复杂的连通性,使得宏观描述流体在岩土介质中流动不能反映其内在流动特征。孔隙结构模型的建立可以反映岩土介质中孔隙的几何形态及空间连通性,为解释流体在复杂多孔介质中的流动特性提供有效手段。通过考虑岩土介质孔隙尺寸分布、孔隙孔喉空间相关性、孔隙连通性等特征参数,建立了反映不同岩土介质连通性、各向异性特征的等效孔隙网络模型。等效孔隙网络模型通过水力特征参数等效的方式反映岩土介质三维微观孔隙结构,通过渗透率计算验证了模型的有效性。此外,基于建立的孔隙结构模型,开发了孔隙尺度动态两相流计算模型,模型可以反映孔隙内弯液面的动态运动过程,直观反映多孔介质中的优势渗流,可以为不同孔隙尺度岩土介质提供表观渗透率、击穿曲线、相对渗透率曲线等宏观计算参数。将孔隙尺度两相流模型应用于页岩气开采中水力阻滞特性研究,结果表明:页岩基质的残余饱和度约为30%,随着平均配位数的增加,残余饱和度显著降低。

关键词：两相流等效孔隙网络模型相对渗透率页岩气优势渗流

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黄土潜蚀机理及其致灾效应研究综述

中国地质灾害与防治学报 2021年第6期32卷 41-52页

作者：张卜平朱兴华成玉祥张智锋孙恒飞蔡佳乐长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054

黄土潜蚀指地表水沿黄土大孔隙、节理裂隙等优势渗流通道饱水入渗时对黄土产生的渗透潜蚀、冲刷搬运及浸水湿陷作用。黄土由于水敏性、结构面发育、优势渗流等特点,导致黄土地区潜蚀广泛发育,且黄土潜蚀具有显著的致灾效应,使得潜蚀诱... 详细信息

黄土潜蚀指地表水沿黄土大孔隙、节理裂隙等优势渗流通道饱水入渗时对黄土产生的渗透潜蚀、冲刷搬运及浸水湿陷作用。黄土由于水敏性、结构面发育、优势渗流等特点,导致黄土地区潜蚀广泛发育,且黄土潜蚀具有显著的致灾效应,使得潜蚀诱发的黄土地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。文章首先梳理了黄土潜蚀的基本概念,在总结黄土潜蚀主控因素的基础上,阐述了黄土潜蚀的成因机理,延伸了黄土潜蚀致灾效应的基本内涵。最后根据黄土潜蚀研究现状,对未来黄土潜蚀研究作了简要展望,指出今后需更加重视黄土潜蚀在黄土地质灾害链中关键链接作用方面的研究。文章针对黄土地区潜蚀研究中若干问题的初步思考,旨在为后续的黄土潜蚀致灾效应研究提供科学建议。

关键词：黄土潜蚀节理裂隙优势渗流水-土耦合致灾效应

规模开发条件下煤层气相态变化规律与开发方式

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煤炭科学技术 2015年第2期43卷 119-122页

作者：张遂安杜彩霞刘程中国石油大学(北京)煤层气研究中心北京102249 中国石油大学(北京)气体能源开发与利用教育部工程研究中心北京102249 安东石油技术(集团)有限公司北京100102

为便于科学地指导煤层气开发,依托WL1井组生产资料,探索了煤层气规模开发条件下的煤储层特征及其流体特征变化规律。研究发现,规模化开发条件下,随着井网长期持续的排水降压,逐步形成区域压力降,较大范围的煤层气被解吸,煤层气由吸附态... 详细信息

为便于科学地指导煤层气开发,依托WL1井组生产资料,探索了煤层气规模开发条件下的煤储层特征及其流体特征变化规律。研究发现,规模化开发条件下,随着井网长期持续的排水降压,逐步形成区域压力降,较大范围的煤层气被解吸,煤层气由吸附态转变为游离态。游离态煤层气在浮力作用下向高部位聚集,而煤层孔隙内的水在重力作用下向低部位聚集,即气水分异现象。依据气水分异理论,提出了合理布局开发井网、先施工低部位的生产井等方案,以提高规模开发效果。

关键词：煤层气规模开发井间干扰优势渗流高部位气水分异

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基于渗流阻力的无效循环分类治理方法

基于渗流阻力的无效循环分类治理方法