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TBM隧洞围岩分级方法及支护体系研究

隧道建设（中英文） 2024年第2期44卷 205-224,I0005-I0024页

作者：邓铭江谭忠盛新疆水利发展投资(集团)有限公司新疆乌鲁木齐830000 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044

目前TBM隧洞设计施工主要采用基于矿山法的围岩分级方法,但由于TBM法与矿山法隧洞施工存在很大差异,传统矿山法的围岩分级方法难以适用于TBM施工。为解决该问题,依托北疆供水二期工程,综合考虑围岩稳定性和围岩可掘性,选取围岩基本质量... 详细信息

目前TBM隧洞设计施工主要采用基于矿山法的围岩分级方法,但由于TBM法与矿山法隧洞施工存在很大差异,传统矿山法的围岩分级方法难以适用于TBM施工。为解决该问题,依托北疆供水二期工程,综合考虑围岩稳定性和围岩可掘性,选取围岩基本质量指标BQ、岩石单轴饱和抗压强度Rc、岩体完整性系数KV和岩石磨蚀性指数CAI作为评价隧洞围岩性质的主要指标,统计18台TBM集群施工收集的近3000组BQ、Rc、KV等岩性指标数据,分析各项岩性指标与纯掘进速度PR及安全系数FS的变化规律,将TBM隧洞围岩分为Ⅰ~Ⅴ级共10个亚级。在此基础上,分析了敞开式TBM的施工特性,进而采用数值模拟方法,对各级围岩在不同支护参数下的稳定性进行对比分析,提出了适用于北疆地区水工隧洞各级围岩的隧洞支护体系及支护参数,共形成7套支护体系设计图,并结合现场实际工程对本文提出的围岩分级支护体系进行验证。现场监测数据表明,本文提出的TBM隧洞围岩分级支护体系有较好的适用性。

关键词： TBM隧洞围岩分级大变形岩爆支护体系支护参数

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潜山裂缝储层地震多尺度裂缝带预测方法研究

地球物理学报 2024年第8期67卷 3184-3195页

作者：杜昕范廷恩樊鹏军马淑芳张显文中海油研究总院有限责任公司北京100028 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

现有潜山裂缝储层地震预测主要描述地震视野下(数十至千米)某一特定尺度范围的裂缝带特征,为进一步突破地震裂缝预测尺度,综合描述太古界潜山裂缝储层多尺度特征,结合地震预测与模型表征发展地震多尺度裂缝带预测方法:(1)综合基于叠后... 详细信息

现有潜山裂缝储层地震预测主要描述地震视野下(数十至千米)某一特定尺度范围的裂缝带特征,为进一步突破地震裂缝预测尺度,综合描述太古界潜山裂缝储层多尺度特征,结合地震预测与模型表征发展地震多尺度裂缝带预测方法:(1)综合基于叠后地震的高陡“断缝体”刻画属性(描述大尺度裂缝带)、叠前AVO梯度方位各向异性预测属性(描述中小尺度裂缝带),利用Contourlet变换方法实现属性融合,作为断裂发育强度指导场.(2)对断裂发育强度指导场利用Hough变换方法进行矢量化提取,同时结合井筒FMI测井裂缝方向、地震叠前各向异性预测方位属性,建立断裂发育方向指导场.进一步根据矢量化提取结果,基于断裂带长度与数量服从幂律分布关系,统计分形维数.(3)结合发育强度指导场、发育方向指导场与分形维数,利用分布函数随机过程实现地震多尺度裂缝带预测.其中裂缝带分布位置以发育强度指导场为约束,利用泊松过程实现;裂缝带长度服从指数分布,并利用分形维数约束;裂缝带方向服从Fisher分布,并利用发育方向指导场约束.该方法应用于渤海M气田,预测的大尺度裂缝带与区域储层品质地质认识一致,中小尺度裂缝带与井区裂缝发育特征及生产测试较为一致,指导了M气田开发井优化,证实该方法具有一定实用意义.

关键词：太古界潜山裂缝预测地震多尺度裂缝带属性融合分布函数

PN/A工艺在热水解污泥消化液处理工程中的应用研究

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中国环境科学 2024年第7期44卷 3698-3706页

作者：王晓聪韩晓宇张树军李伟黄京焦佳童王倩王之敏曲之明北京排水集团有限责任公司北京市资源化工程技术研究中心北京100044

利用短程硝化厌氧氨氧化(PN/A)工艺在北京某污水处理厂成功启动了处理热水解污泥消化液的工程,调试运行结果表明:在接种生物膜填料数占总填料数18%和生物膜上厌氧氨氧化菌(AnAOB)占比为6.8%的情况下可快速启动PN/A系统,并在3个月内可以... 详细信息

利用短程硝化厌氧氨氧化(PN/A)工艺在北京某污水处理厂成功启动了处理热水解污泥消化液的工程,调试运行结果表明:在接种生物膜填料数占总填料数18%和生物膜上厌氧氨氧化菌(AnAOB)占比为6.8%的情况下可快速启动PN/A系统,并在3个月内可以达到设计处理水量,总氮去除负荷为0.26kg/(m^(3)·d),总氮去除率达到80%以上.通过定量PCR检测和高通量数据发现AOB和AnAOB丰度不同的空间分布特点,项目调试过程中氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)和AnAOB均呈稳定增长的趋势,经过3个月启动培养后絮体中AOB丰度达到1011数量级,生物膜中的AnAOB达到1012数量级.实际运行数据证明该旁侧处理系统对水厂主流区产生积极影响,可降低日处理量为40×10^(4) t的污水厂2.9mg/L的进水总氮.另外,在该项目后期运行过程中出现反应池缺氧段和末端游离氨(free ammonia,FA)浓度不足的情况,导致短程硝化过程不稳定,通过控制反应池首端与末端FA浓度及剩余氨氮浓度,可实现对短程硝化过程的快速恢复.

关键词：污水处理厌氧氨氧化脱氮污泥消化液

泥浆流变模型对泥水盾构排浆管道压力损失特性的影响分析

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现代隧道技术 2024年第1期61卷 182-189页

作者：刘泓志徐善坤郭易东方应冉李兴高中交隧道工程局有限公司北京100088 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为探明泥浆的流变模型对泥水盾构管道压力损失计算结果的影响,运用CFD-DEM耦合的方法,建立三维瞬态泥浆-渣石多相流耦合模型,分析泥水盾构排浆管道压力损失特性。耦合模型中各流变模型的流变参数通过流变试验确定,渣石的形状与尺寸通过3... 详细信息

为探明泥浆的流变模型对泥水盾构管道压力损失计算结果的影响,运用CFD-DEM耦合的方法,建立三维瞬态泥浆-渣石多相流耦合模型,分析泥水盾构排浆管道压力损失特性。耦合模型中各流变模型的流变参数通过流变试验确定,渣石的形状与尺寸通过3D扫描技术获得。此外,通过与模型试验结果对比,分析不同流变模型的适用性及计算结果的准确性。结果表明,对于泥浆-颗粒两相流的管道压力损失求解问题,H-B模型计算结果的误差最小,约为6%;Bingham模型计算结果的误差次之,约为8%;Power law模型计算结果的误差最大,约为18%。因此,对计算精度要求较高的数值计算,泥浆流变模型建议选用H-B模型;综合考虑计算精度与计算时间成本,泥浆流变模型建议选用Bingham模型。

关键词：泥水盾构环流系统压力损失非牛顿流体 CFD-DEM耦合模型试验

巴东组泥岩大断面隧道开挖面大变形滑塌失稳机制与防治措施研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1418-1432页

作者：吕敬康阳军生郑响凑汤宇谢亦朋梁雄中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁五局集团第一工程有限责任公司湖南长沙410117

隧道穿越富水软弱地层时易发生开挖面滑塌失稳破坏,为此,本文以郑万高铁巴东隧道为工程依托、以巴东组紫红泥岩为研究对象,开展系列室内试验,揭示泥岩遇水软化的力学特征。综合考虑围岩节理发育及施工扰动等因素的影响,基于Hoek-Brown... 详细信息

隧道穿越富水软弱地层时易发生开挖面滑塌失稳破坏,为此,本文以郑万高铁巴东隧道为工程依托、以巴东组紫红泥岩为研究对象,开展系列室内试验,揭示泥岩遇水软化的力学特征。综合考虑围岩节理发育及施工扰动等因素的影响,基于Hoek-Brown强度准则将室内试验获取的完整岩体的强度参数转化为现场岩体参数,并采用两相单质点流固耦合物质点法(MPM)对隧道开挖面滑塌失稳大变形全过程进行模拟,并结合现场评价超前帷幕注浆预加固措施的有效性。研究结果表明:开挖面滑塌失稳过程可大致分为开挖面隆起变形、开挖面局部失稳及滑塌体加速运动、滑塌体稳定这3个主要阶段。随着开挖面前方滑塌体的加速运动,围岩的渗流场发生明显的变化,渗水形态呈“漏斗状”,水流向开挖面“缺口”汇集;滑塌体稳定后呈锥体状堆积,滑塌体坡脚与开挖面的距离约25 m,与现场滑塌体最终形态较吻合。采取超前帷幕注浆预加固措施后围岩稳定性较好,确保了隧道施工安全顺利推进。流固耦合物质点法可动态再现地下水渗流作用下软弱地层隧道滑塌失稳破坏全过程,可为类似工程研究提供参考。

关键词：巴东组泥岩大变形失稳流固耦合物质点法帷幕注浆

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斜撑布设方案对高支模抗倒塌性能的影响

吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1657-1664页

作者：高欣何舰兰春光王泽强吉林大学建设工程学院长春130021 北京市建筑工程研究院有限责任公司北京100039

基于LS-DYNA对比分析了对称式矩阵型、对称式梅花型、螺旋式矩阵型和螺旋式梅花型共4种斜撑布设方案对高支模极限承载能力与立杆破坏规律的影响;采用变换荷载路径法(AP法),研究了关键性立杆突然失效情况下,高支模动力响应规律;结合位移... 详细信息

基于LS-DYNA对比分析了对称式矩阵型、对称式梅花型、螺旋式矩阵型和螺旋式梅花型共4种斜撑布设方案对高支模极限承载能力与立杆破坏规律的影响;采用变换荷载路径法(AP法),研究了关键性立杆突然失效情况下,高支模动力响应规律;结合位移比法与应力比法,评估了高支模抗倒塌能力。结果表明:极限承载力按照从大到小排序为,螺旋式梅花型、对称式梅花型、螺旋式矩阵型、对称式矩阵型;对称式布设方案中的Ⅰ型立杆底层最先发生破坏,而螺旋式架体初始失稳立杆的具体位置没有规律;高支模抗倒塌能力按照从大到小排序为,螺旋式梅花型、对称式梅花型、对称式矩阵型、螺旋式矩阵型。

关键词：建筑结构盘扣式支撑体系斜撑搭设极限承载力倒塌规律抗连续倒塌动力响应

沉积环境对煤层含气量的控制:以沁水盆地寿阳地区太原组15^(#)煤为例

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古地理学报 2024年第2期26卷 416-430页

作者：康世龙吕玉民王存武王波李卓伦张月中海油研究总院有限责任公司北京100028

煤层性质的差异是影响煤层气富集及高产的重要因素。沉积环境控制了煤层厚度及展布、煤岩煤质特征、有效盖层厚度和岩性组合等,对煤层气富集具有重要控制作用。本研究根据钻井岩心、录井、测井及前人研究成果,对沁水盆地北部寿阳地区太... 详细信息

煤层性质的差异是影响煤层气富集及高产的重要因素。沉积环境控制了煤层厚度及展布、煤岩煤质特征、有效盖层厚度和岩性组合等,对煤层气富集具有重要控制作用。本研究根据钻井岩心、录井、测井及前人研究成果,对沁水盆地北部寿阳地区太原组进行了沉积环境及层序地层综合分析,并对15^(#)煤顶、底板系统的沉积环境及岩相古地理进行精细刻画,总结沉积环境对煤层含气量的控制作用,并进一步划分有利煤储集层沉积相带。寿阳地区太原组下部主要发育浅海陆棚—障壁岛—潟湖沉积体系,上部主要发育三角洲平原沉积体系。太原组沉积时期为1个三级层序尺度的海侵—海退过程,并进一步可划分为6个四级层序(S_(1)—S_(6))。四级层序S_(1)发育潮坪—潟湖—障壁岛沉积体系,各沉积相与15^(#)煤含气量关系由好到差依次为潟湖、潮坪、障壁岛;S_(2)发育障壁岛—潟湖—潮坪—浅海陆棚沉积体系,各沉积相与15^(#)煤含气量关系由好到差依次为潟湖(灰岩厚)、泥质陆棚、碳酸盐岩陆棚、潟湖、潮坪、障壁岛。根据S_(1)、S_(2)沉积相与15^(#)煤含气量关系,将15^(#)煤划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类煤储集层沉积相带,Ⅰ类煤储集层沉积相带分布区是煤层气勘探有利区,主要分布于研究区东部;Ⅱ类煤储集层沉积相带分布区是煤层气勘探较有利区,主要分布于东部及西部;Ⅲ类煤储集层沉积相带分布区煤层气勘探前景较差,主要分布于研究区的西北部及中部。

关键词：沁水盆地寿阳地区太原组沉积环境煤层甲烷层序古地理

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北极地区油气资源分布特征与开发利用分析

极地研究 2024年第2期36卷 286-303页

作者：孙迪张厚和郝婧李春荣刘世翔蒋德鑫李易灿中海油研究总院有限责任公司北京100028

北极地区蕴藏着丰富的油气资源,对优化我国能源进口结构及有效分散石油进口风险具有重要意义。基于标普全球和美国地质调查局最新数据,本文开展了环北极主要国家油气勘探开发历程分析和北极地区油气资源时空分布特征分析。分析结果表明:... 详细信息

北极地区蕴藏着丰富的油气资源,对优化我国能源进口结构及有效分散石油进口风险具有重要意义。基于标普全球和美国地质调查局最新数据,本文开展了环北极主要国家油气勘探开发历程分析和北极地区油气资源时空分布特征分析。分析结果表明:(1)北极地区油气勘探开发工作主要在俄罗斯、美国、加拿大、挪威和丹麦五国开展,分为早期调查(至1963年)、陆上大发现和早期开发(1964-1976年)、海陆并进和快速上产(1977-1992年)、勘探低迷和开发高位徘徊(1993年至今)4个阶段。(2)北极地区已发现油气田519个,累计油气探明和控制可采储量474亿吨油当量,累计产量162亿吨油当量,待发现资源量1159亿吨油当量,呈现出油气构成不均、海陆分布不均、国别分布不均和层位分布不均的特点。基于对环北极国家油气开发利用情况和前景的综合考量,建议我国积极与俄罗斯开展天然气勘探开发合作,在夯实管道天然气开发建设进程的基础上,拓展液化天然气和北极航道基础设施建设合作领域。

关键词：油气资源分布特征开发利用俄罗斯北极地区

沁水盆地古交区块煤层气水平井产能影响因素分析

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中国海上油气 2024年第2期36卷 110-118页

作者：郭广山王海侨刘松楠陈朝晖中海油研究总院有限责任公司北京100028

近年来,水平井逐渐成为中国煤层气开发的主要井型,在多个区块取得显著产气效果,但井间产量差异大,整体达产率偏低。为摸清煤层气水平井产能影响因素,从地质因素、工程工艺和排采管理等方面展开研究。选取沁水盆地北部古交区块20口煤层气... 详细信息

近年来,水平井逐渐成为中国煤层气开发的主要井型,在多个区块取得显著产气效果,但井间产量差异大,整体达产率偏低。为摸清煤层气水平井产能影响因素,从地质因素、工程工艺和排采管理等方面展开研究。选取沁水盆地北部古交区块20口煤层气L型水平井,在地质条件和生产动态剖析基础上,筛选出含气性、井控地质储量、钻井质量、储层改造、生产动态参数等10个关键参数,探讨了对煤层气水平井产能的影响,并提出适用于研究区地质条件的针对性技术对策。研究表明:位于构造高部位的煤层气水平井,含气量、含气饱和度和井控地质储量是实现水平井高产的资源基础;在构造简单和断层不发育的情况下,水平段长应在600 m以上,且保证煤层钻遇率80%以上;水平段长600~800 m时,压裂段数应控制在10段以下,压裂段长最佳为60~80 m;尽量降低排采中断次数,提高排采连续性,在排水期和提产期要分别制定不同合理压降速率,增大泄压面积,实现煤层气水平井产能最大释放。

关键词：煤层气水平井产能地质因素工程质量降压速率沁水盆地古交区块