渗流特性

摘要： 煤层开采深度增加导致地温和应力增大,影响了煤样裂隙发育和渗流特性。为了研究热-力耦合作用下煤岩渗透过程中形变及渗透性变化特征,采用MTS815测试系统测试了50、100°C下6组煤样的全应力-应变过程中的渗透性。结果表明:温度为50°C时煤样抗压强度随围压增加而增加,4 MPa围压作用下煤样峰值偏应力达3.6 MPa,煤样轴向、环向应变均达到2%以上,表现出较高的延展性;温度为100°C时煤样抵抗变形能力下降,随围压增加,其峰值偏应力增加至4.9 MPa,煤样应变增长的速率加快;围压4 MPa、温度100°C时,煤样峰值渗透率达到3.5×10-11 m2;煤样加载过程中原始和新生裂隙扩展,孔隙连通性增强形成复杂的裂隙网络,热力效应使煤样渗流裂隙体积增加,渗透率增加。

摘要： 神东矿区基岩弱胶结特性显著,岩体遇水后的软化和渗流特性是煤炭地下开采顶板注水软化治理、突透水事故防治、煤矿地下水库建设等工程领域的共性和基础性难题。针对神东布尔台矿弱胶结砂质泥岩,系统开展了岩石吸水、单三轴压缩、巴西劈裂和渗流等试验,获得了自然和饱水状态下的砂质泥岩力学参数与拉压变形、渗流曲线及其特征。研究结果表明,神东矿区弱胶结砂质泥岩的水岩固体软化效应、流体传质效应显著,在相关的地下工程中必须充分考虑,具体如下:①弱胶结砂质泥岩吸注水后塑性明显增强,软化效果显著,岩石抗压强度减小29%~57%,围压越小,软化效果越明显;不同围压下弹性模量均减小25%~30%,随着围压的增大弹性模量的减小量有增大趋势;在低围压下,泊松比增大效果显著,在高围压下,泊松比变化不大;岩石三轴压缩破坏峰后跌落应变增大12%,且随围压的增大而减小;单轴抗拉强度下降66%;②试验所用神东矿区布尔台矿顶板砂质泥岩的抗拉强度与抗压强度的比值约为1/10,且岩石吸水后该比值基本保持不变;③弱胶结砂质泥岩的水渗过程易导致裂缝通道局部的崩解,渗透率随注水压力梯度的增大而增大,随围压的增大而减小,渗透率随裂缝通道的崩解而瞬时减小。研究结果为揭示神东矿区弱胶结砂质泥岩水岩耦合力学特性和开展相关工程实践提供了一定的理论依据。

摘要： 低渗煤体微观渗流特性研究对煤层注水增注、防治瓦斯灾害具有重要价值,物理模型仿真试验是开展此研究的重要途径之一。为研究煤体孔隙微观尺度下液体的初始渗流特性,以微流控技术为基础,制作替代煤体孔隙的等效毛管束模型,构建了微观渗流可视化试验平台,开展了不同孔隙尺寸、不同流体的渗流模型试验,分析了渗流流量、渗流压力、孔径尺度、润湿性等多个参量对渗流特性的影响。研究结果表明:①渗流过程不同位置孔隙渗流的活跃性差异较大,模型中间位置渗流更活跃;渗流初始流量越大,参与渗流通道数目越多。渗流初始流量与毛细管内流体体积成正比;②初始流量一定时,不同孔径内渗流压力和时间关系相同,即渗流压力随时间增加增大。初始渗流流量越大,体系渗流压力也越大;毛管束内渗流呈现较明显的非线性渗流特征;③不同的模型孔径尺度下,渗流流量与渗流压力关系十分接近;3种孔径尺度的毛管束模型中去离子水的流量和压力都呈现出不同程度的非线性特征,且孔径尺度越小,非线性程度越强;④在流体润湿性的影响上,不同模型孔径的试验结果都表明,润湿性好的流体在毛细孔隙模型中渗流压力更小。相较于孔径尺度,渗流初始流量对流体渗流压力的影响更大。

摘要： 聚合物弱凝胶具有耐盐性好、油藏适应性强和深部液流转向效果明显等优点,可用于中低渗高盐油藏,油田应用增油降水效果明显。通过室内模拟实验进行了聚合物溶液与聚合物弱凝胶渗流特性对比,结合稀释后分子聚集体尺寸变化规律分析了弱凝胶与聚合物溶液渗流特性差异及作用机制。结果表明:稀释作用对聚合物溶液和弱凝胶中分子聚集体尺寸影响存在不同变化趋势。对于聚合物溶液,随聚合物质量浓度降低,分子聚集体尺寸减小;与聚合物溶液相反,随聚合物质量浓度降低,弱凝胶中分子聚集体尺寸逐渐增加。在渗流特性实验中,聚合物弱凝胶阻力系数7.22,残余阻力系数18.89,二者绝对值较大且残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特渗流特性;在后续水驱阶段,聚合物溶液压力呈现下降趋势,而聚合物弱凝胶压力却继续呈现上升趋势。

摘要： 煤孔隙结构及渗流特性方面的研究对煤矿瓦斯灾害防治具有重要意义。文中介绍了低场核磁共振技术(NMR)的基本原理,综述了孔隙结构与渗流特性方面的研究成果。结果表明:核磁共振技术是由于煤孔隙内含氢原子核受到射频磁场的作用发生偏转产生共振现象,由于纵向驰豫时间受分子扩散的影响测量时间较长,因此选用横向驰豫时间更能精确反映煤储层孔隙度;相对于其他研究方法,通过核磁共振弛豫谱可以快速、准确地得到孔径分布、孔隙度、流体分布及渗透率等物性参数,反映其微观孔隙结构信息;且在获取驰豫信号的基础上,结合一些辅助方法即可实现对煤渗流情况的实时观测。但是核磁共振驰豫谱分布图与其相对渗透率的具体关系还未可知。因此,今后的研究应致力于建立驰豫谱与相对渗透率两者之间的函数关系。

摘要： 土工膜是水库坝体防渗及保证抗滑稳定性较为重要的结构,但土工膜破损会危害坝体的稳定性。本研究以某水库拦河大坝工程为研究对象,分析了不同土工膜布设位置、不同缺陷尺寸、不同缺陷高度下的坝坡坡体的渗流特征与抗滑稳定性系数的关系,主要得到以下成果:浸润线的高度随着土工膜缺陷高度的增大呈现先变大后变小的变化趋势,方案A时浸润线在饱和区附近有局部的抬高,坝体内部垫层附近局部区域出现贯通,但方案B不存在;缺陷尺寸对渗流量及坝坡抗滑稳定性的影响不大,方案A渗流量随着高度的增加呈现先增大后减小的变化趋势,方案B渗流量随着高度的增加而逐渐减小,方案A渗流量大于方案B;坡体的稳定性系数随着土工膜缺陷高度的增加逐渐增大,对于上游坝坡抗滑稳定安全系数,方案A明显大于方案B,下游两方案坝坡抗滑稳定安全系数基本相同。

摘要： 为了研究振动频率对含瓦斯煤渗透特性的影响,采用“振动—三轴—渗流”试验装置,开展含瓦斯煤在不同振动频率和瓦斯压力下的渗透试验,并将流固耦合模型代入软件进行验证。研究结果表明:含瓦斯煤的渗透率随瓦斯压力的逐渐增加呈现出先下降后上升的变化规律,该曲线的克林伯格瓦斯压力临界点在1.0 MPa左右;含瓦斯煤的渗透率随振动频率的增加先逐渐变大,当振动频率超过10 Hz后,渗透率缓慢减小并最终趋于稳定;考虑振动对煤岩的影响,推导出孔隙率与渗透率动态演化方程,代入Ansys模拟软件验证了方程的准确性。

摘要： 为研究富水断层破碎凝灰岩在不同轴向位移、围压及渗透压条件下的渗流特性和渗流失稳基本特征,采用破碎岩石三轴渗流试验系统,开展三轴压缩条件下不同Talbot幂指数n的级配破碎凝灰岩渗流试验,得到破碎凝灰岩渗流特性参数及非线性渗流失稳特征,并研究渗流参数随孔隙率的演化规律。研究结果表明:1)在三轴应力条件下,不同幂指数n的级配破碎凝灰岩的渗透参数更加符合非线性Forchheimer关系,拟合度不低于99%。当幂指数n相同时,渗透率k随孔隙率Φ0增大而增大,非Darcy因子β随孔隙率Φ0增大而减小。β因子的绝对值反映了非线性渗流特征的强度,β因子为负值时,极有可能发生渗流失稳突变。2)当幂指数n为0.2和0.4时,级配试样在高应力及高水压条件下存在渗流失稳突变现象,利用雷诺数Re判断破碎凝灰岩试样在三轴应力条件下渗流紊乱程度,得到雷诺数的最大值为12.518。3)在三轴应力条件下,渗透率k随幂指数n和孔隙率Φ0增大而非线性增大,非Darcy因子β相应呈整体减小趋势。级配粒径越细小或孔隙结构越复杂,破碎凝灰岩渗流过程的非线性特征越明显。随着轴向位移与围压增大,渗透率k的量级为10−12~10−13 m2,非Darcy流因子的量级为106~19 m−1。

摘要： 针对胜利Ⅲ类高温高盐中低渗油藏的特点,采用岩心流动物理模拟实验方法,研究聚合物质量浓度、分子量和岩心渗透率对耐温抗盐聚合物在多孔介质中渗流规律及驱油效果的影响。结果表明:渗透率约为350×10μm^(2)时,随着耐温抗盐聚合物分子量和质量浓度的增加,聚驱注入压力上升幅度及最高注入压力均增加,“先突破再降低”趋势也越显著;当分子量高于2.0×10^(7)和质量浓度高于2500 mg/L时,阻力系数快速增加,残余阻力系数增加幅度较小;岩心渗透率越小,聚驱注入压力上升幅度及最高注入压力越高;随着岩心渗透率的减小,阻力系数和残余阻力系数均呈上升趋势;渗透率约为350×10μm^(2)的岩心,在不影响注入性的前提下,高分子量低质量浓度聚合物溶液的采收率相对水驱提高了13.32%,驱油效果明显优于低分子量低质量浓度和低分子量高质量浓度聚合物。

摘要： 为揭示土体中水气两相动态渗流机理,基于计算机断层扫描(CT)与AVIZO-COMSOL交互对接技术,通过水平集(Level Set)方法来研究代表性体积单元(REV)尺度原状花岗岩残积土三维水气两相渗流特性。结果表明:孔隙残余气主要呈块状分布于孔隙边、死角和孔喉突变部位;REV模型孔隙中存在少数主渗流孔道,其普遍有着孔道宽且笔直的特征;两相渗流速度受孔道迂回程度控制,且存在明显的“优势通道”,其中主渗流通道平均流速比模型整体高47.26%;驱替阻力最大出现在孔隙壁面处,且孔道越窄,阻力越大。该研究成果可为进一步认识原状土孔隙渗流规律提供研究方法及理论基础。

摘要： 通过一维渗流土柱试验和数值模拟分析,开展了压实黄土渗流特性及其在城际轨道地基处理的应用研究.试验结果表明:压实系数对非饱和黄土的渗流影响显著.湿润峰随着时间的变化有两个阶段,快速入渗和缓慢入渗.对压实系数较大的黄土,当湿润峰推进到50cm后,水分入渗速率进入缓慢阶段.当入渗边界水头较小时,不同的边界水头对压实的黄土渗流规律影响不大.综合分析试验结果及数值分析得到:城际轨道地基采用挤密桩处理时,外放尺寸可按规范取最小值2m,不必按处理深度的一半取值.

摘要： 在地下采矿活动期间很容易形成具有高渗透性的塌陷区,引起地下水的蓄积和渗流,进而导致突水灾害,严重威胁地下开采的安全.为探讨砂岩/泥岩颗粒混合物(GSMM)在塌陷区中的危害机理,本文采用岩石颗粒渗流实验装置,对砂岩/泥岩颗粒混合物的渗流特性(渗透率K和非达西系数f)进行了一系列实验研究.实验结果表明:试样的孔隙率随着侧限压缩位移的增加(试样高度的降低)而逐渐减小.由于加栽过程中裂缝和空隙的减少,砂岩/泥岩颗粒混合物的渗透率降低,非达西系数升高.渗流特性的变化趋势会发生局部波折,且泥岩比重更高的试样渗流特性波动更加明显,说明砂岩/泥岩颗粒混合物的渗流特性与侧限压缩位移、颗粒混合物成分、颗粒粒径、孔隙结构等有关.

摘要： 软弱致密岩体力学强度低,结构致密,孔隙微细,渗透性小,化学灌浆加固处理浆液渗流机理复杂.本文结合某水电站大坝左岸挤压带厚层软弱致密岩体化学灌浆试验研究成果,针对软弱致密岩体存在的低渗非达西渗流特性,对常规的化学灌浆"浸润"机理有限性,以及影响软弱致密岩体化学灌浆渗流特性的主要工艺因素进行了分析与研究.

摘要： 利用扫描电镜(SEM)、动态光散射(DLS)、流变仪和岩心驱替等实验方法考察了四种不同驱油体系HPAM、聚/表剂JBJ-1、缔合聚合物APP4和HPAM+Cr3+弱凝胶体系在降解前后的分子结构形态、分子线团尺寸、流变性及界面性能,同时对比分析了四种驱油体系的渗流特性和驱油效果差异.结果表明:在相同质量浓度条件下(200mg/L),聚合物降解前,聚合物分子在水中均形成了网状结构,网络密集性排序为HPAM+Cr3+＞JBJ-1＞AP-P4＞HPAM;降解后,聚合物分子间密集的网络结构消失,聚合物分子成线团状,APP4和JBJ-1分子线团尺寸最大,HPAM和HPAM+Cr3+弱凝胶分子线团尺寸最小;在降解前后,AP-P4和JBJ-1的Rh均大于HPAM和HPAM+Cr3+弱交联体系,而且HPAM和HPAM+Cr3+弱交联体系的Rh始终比较接近;四种驱油剂中乳化能力最强的为APP4,而且它们均表现出先剪切增稠、后剪切变稀的流变特性,其中JBJ-1表现出良好的黏弹性;HPAM溶液注入能力最好;在非均质岩心中,相比于单纯HPAM体系,HPAM+Cr3+弱交联体系和JBJ-1的驱油效果最理想.

摘要： 以某平原水库大坝工程作为实例,从水库大坝现场工程质量、运行管理、防洪复核、渗流安全等多角度出发,对水库工程进行全面安全评价,并对大坝渗流安全以及结构稳定做出详细的复核计算,得出鉴定结论,提出建议,确保水库能够正常运行,发挥其最大效益.

摘要： 以某平原水库大坝工程作为实例,从水库大坝现场工程质量、运行管理、防洪复核、渗流安全等多角度出发,对水库工程进行全面安全评价,并对大坝渗流安全以及结构稳定做出详细的复核计算,得出鉴定结论,提出建议,确保水库能够正常运行,发挥其最大效益.

摘要： 以某平原水库大坝工程作为实例,从水库大坝现场工程质量、运行管理、防洪复核、渗流安全等多角度出发,对水库工程进行全面安全评价,并对大坝渗流安全以及结构稳定做出详细的复核计算,得出鉴定结论,提出建议,确保水库能够正常运行,发挥其最大效益.

摘要： 以某平原水库大坝工程作为实例,从水库大坝现场工程质量、运行管理、防洪复核、渗流安全等多角度出发,对水库工程进行全面安全评价,并对大坝渗流安全以及结构稳定做出详细的复核计算,得出鉴定结论,提出建议,确保水库能够正常运行,发挥其最大效益.

摘要： 以某平原水库大坝工程作为实例,从水库大坝现场工程质量、运行管理、防洪复核、渗流安全等多角度出发,对水库工程进行全面安全评价,并对大坝渗流安全以及结构稳定做出详细的复核计算,得出鉴定结论,提出建议,确保水库能够正常运行,发挥其最大效益.

摘要： 以某平原水库大坝工程作为实例,从水库大坝现场工程质量、运行管理、防洪复核、渗流安全等多角度出发,对水库工程进行全面安全评价,并对大坝渗流安全以及结构稳定做出详细的复核计算,得出鉴定结论,提出建议,确保水库能够正常运行,发挥其最大效益.

摘要： 本发明公开了一种渗流特性测量方法专用装置，其目的是解决现有的方法不能测量临界浸渗压力的技术问题。技术方案是通过齿条与小齿轮啮合，小齿轮与大齿轮啮合，电动伸缩杆与重物通过铰链连接，通过LVDT位移传感器测量渗流特性。本发明还公开了利用这种专用装置测量熔融金属动态渗流特性的方法。利用杠杆原理对预制体施加可控的、连续变化的浸渗压力，获得了熔融金属在多孔预制体中浸渗时的临界压力及浸渗前沿的运动变化规律，从而对渗流规律进行定量分析。

摘要： 一种破碎岩石扰动渗流特性测试用渗流仪及测试系统，其渗流仪包括机架、缸筒、活塞、扰动环和曲柄滑块机构；测试系统主要由上述的渗流仪、检测系统、供水系统、液压伺服系统及排水系统组成，供水系统提供给液压伺服系统中的双作用液压缸水源，伺服液压系统通过双作用液压缸提供给渗流仪一端稳定流水，渗流仪的另一端连接排水系统及检测系统。本发明可以真实模拟开采扰动影响下的破碎煤岩体的复杂动力学耦合环境，能够准确地研究破碎岩石的扰动渗流特性。

摘要： 本发明公开了一种岩石裂隙的制取和渗流装置，包括弧形压头系统、试件系统、加载系统，加载系统包括反力架、加载油缸、移动横梁，移动横梁设置在反力架内，加载油缸固定在反力架顶部，加载油缸与移动横梁相连，弧形压头系统包括第一弧形压头和第二弧形压头，第一弧形压头固定在移动横梁下端，第二弧形压头固定在反力架底部，试件系统包括岩石试件和热塑管，岩石试件夹置于第一弧形压头与第二弧形压头之间，岩石试件外包裹有热塑管。本发明的装置中岩石试件夹置于第一弧形压头与第二弧形压头之间，采用弧形接触的方式来制取岩石裂隙，使得加载弧面与试件侧面紧密贴合，制取的裂隙更贴近真是裂隙。本发明还公开了一种岩石裂隙渗流特性的试验方法。

摘要： 本发明公开了一种渗流特性测量方法专用装置，其目的是解决现有的方法不能测量临界浸渗压力的技术问题。技术方案是通过齿条与小齿轮啮合，小齿轮与大齿轮啮合，电动伸缩杆与重物通过铰链连接，通过LVDT位移传感器测量渗流特性。本发明还公开了利用这种专用装置测量熔融金属动态渗流特性的方法。利用杠杆原理对预制体施加可控的、连续变化的浸渗压力，获得了熔融金属在多孔预制体中浸渗时的临界压力及浸渗前沿的运动变化规律，从而对渗流规律进行定量分析。

摘要： 一种破碎岩石扰动渗流特性测试用渗流仪及测试系统，其渗流仪包括机架、缸筒、活塞、扰动环和曲柄滑块机构；测试系统主要由上述的渗流仪、检测系统、供水系统、液压伺服系统及排水系统组成，供水系统提供给液压伺服系统中的双作用液压缸水源，伺服液压系统通过双作用液压缸提供给渗流仪一端稳定流水，渗流仪的另一端连接排水系统及检测系统。本发明可以真实模拟开采扰动影响下的破碎煤岩体的复杂动力学耦合环境，能够准确地研究破碎岩石的扰动渗流特性。

摘要： 本发明公开了一种岩石裂隙的制取和渗流装置，包括弧形压头系统、试件系统、加载系统，加载系统包括反力架、加载油缸、移动横梁，移动横梁设置在反力架内，加载油缸固定在反力架顶部，加载油缸与移动横梁相连，弧形压头系统包括第一弧形压头和第二弧形压头，第一弧形压头固定在移动横梁下端，第二弧形压头固定在反力架底部，试件系统包括岩石试件和热塑管，岩石试件夹置于第一弧形压头与第二弧形压头之间，岩石试件外包裹有热塑管。本发明的装置中岩石试件夹置于第一弧形压头与第二弧形压头之间，采用弧形接触的方式来制取岩石裂隙，使得加载弧面与试件侧面紧密贴合，制取的裂隙更贴近真是裂隙。本发明还公开了一种岩石裂隙渗流特性的试验方法。

摘要： 一种土料强度、变形特性与渗流特性一体检测装置。本发明的内套管外同轴设置有外套筒，内套管与外套筒之间的环空由上至下依次设置有上密封腔、渗透腔、下密封腔；内套管与外套筒之间的环空下端固定安装有导向连接套，导向连接套下端为尖劈形，导向连接套的侧面凹槽内安装有无电缆静力触探探头；上密封腔内设置有分布式光纤传感器；钻具的钻杆上端与联轴器Ⅰ连接，联轴器Ⅰ、扭矩传感器、联轴器Ⅱ、电机由下至上依次连接。其有益效果是，通过扭矩传感器、分布式光纤传感器、无电缆静力触探探头实现土料的强度、变形特性和渗流特性的联合检测，无需使用传统的大型检测设备，降低检测成本；检测数据准确，为土料变形特性的获取提供有力支持。

摘要： 本申请涉及一种裂隙岩体剪切渗流特性可视化教学系统，包括：试验装置包括密闭的腔体，腔体用于固定具有裂隙的试样岩体，试验装置上沿第一方向的一侧设有剪切力加载组件，试验装置上沿第一方向相对的两侧还分别设有进水口和出水口，进水口和出水口均用于与裂隙导通以供带有示踪粒子的液体经由进水口流入裂隙中并经由出水口流出；可视化组件包括激光组件和两个CCD相机，激光组件用于提供光源，CCD相机用于拍摄示踪粒子；出水采集组件用于对从裂隙渗流处的水的流量进行采集测量；控制器与可视化组件电性连接。根据本发明实施例的裂隙岩体剪切渗流特性可视化教学系统，能够更准确地获取裂隙内部的瞬态流场。

摘要： 本发明是针对岩体三维渗流特性问题而研制的一种岩体三维渗流特性测定试验装置和试验方法，该装置包括压力稳定伺服系统、设于岩体试件边长上的密封系统、三个不同方向的供水加载系统、设于岩体试件表面的应力应变及位移观测系统、数据采集系统。本发明充分利用已有的高压水仓装置，突破了以往的岩体水力学试验研究中一般限于渗流路径单一、岩体小尺度试件的室内试验的限制，可在一定水压力条件下同时测定岩体试件三个不同方向的渗透压力坡降、渗透流量和岩体试件变形，通过对岩体试件进行三次一进三出渗流试验，即可求解岩体的渗透张量分量，再通过联立求解即可求出岩体的三个主渗透系数和方向，具有重要的理论价值与工程实际意义。

摘要： 本发明公开了一种测定破裂后岩石三轴渗流特性的加载路径方法，包括以下步骤：将取自现场的圆柱形岩石试样安装至岩石三轴伺服机密封缸内，对圆柱形岩石试样进行预压；使用液压油对圆柱形岩石试样施加静水压力，初始围压加载至设定值；保持围压不变，使用位移控制进行轴向加载，加载至峰后控制点，得到破裂后的试样；将破裂后的试样按照位移控制进行卸载，将轴向偏应力卸载至零；调整围压至设定值；保持围压不变，测试试样渗透率；使用轴向位移控制进行轴压加载，加载至设定值后保持轴压不变，测试试样渗透率；继续增加轴向位移，达到设定值后保持轴压不变，测试试样渗透率，直至试样达到峰后残余阶段。本发明能够较好反映破裂后岩石渗透特性。