浅水区海底管道周围海床渗透压力计算研究

我国海上油田开采起步较晚，大部分油田处于浅水区，因此，在设计管道时，应充分考虑由浅水区波浪引起的管道周围海床渗流力。根据浅水波相关假设，考虑自由水面非线性影响，推导出椭圆余弦波的波面方程，在此基础上进一步得到一个关于速度势的表达式，并根据该表达式得出作用于海床表面的波压公式。考虑海床土的压缩性，推导出一阶近似椭圆余弦波作用下浅水区埋置管道周围海床的渗流压力解析解，最后将计算结果与大型水槽试验及以往研究成果作对比。结果表明，在椭圆余弦波的作用下，由一阶椭圆余弦波理论得到的计算结果与试验结果规律基本一致，与相似工况下的现有理论成果数值基本相同，具有一定的可行性和工程价值。     

含水合物沉积物多相渗流特性研究进展

天然气水合物作为一种储量大、无污染的清洁能源近些年受到了广泛关注. 近20年来,中国进行了较大范围的陆海域天然气水合物储层勘探与储量预测.2017年,中国地质调查局牵头对南海神狐海域的天然气水合物进行了基于降压渗流原理的试验性开采.国内外已进行的水合物试采工程面临着气体产量低、出砂较多等问题,其最主要的原因之一是开发过程中沉积物内复杂多相渗流机理尚不明晰.本文综述了平行毛细管模型、Kozeny模型等广泛应用于天然气水合物开发渗流分析的理论模型,对比分析了水合物开发多尺度渗流过程模拟方法,简述了国内外含水合物沉积物渗透率测试、渗流过程中沉积物物性演变以及水合物开采室内模拟等方面的渗流实验进展,总结了矿场尺度的天然气水合物储层开采过程中产气数值模拟手段,展望了多相渗流模型、储层原位含水合物样品室内测试及结构与物性演化、矿场尺度数值模拟与水平井压裂技术等应用研究的未来方向与挑战.      

定量开采条件下径向渗流的液固耦合问题

考虑到多孔介质渗透率随孔隙度变化的特点，建立了力学模型，研究定量抽放问题；对于广义平面应力状态下的非线性渗流耦合问题，提出了解的构造方法和解耦方法；求出了耦合条件下的孔隙压力，多孔介质总应力、总应变和总位移的解析解；进行了实例计算，并与Biot理论进行了对比，结果表明两种理论的差别很大。因此在渗透系数有较明显变化的场舍下不能采用Biot理论进行分析。     

无单元法在有自由面渗流计算中的应用

针对有自由面渗流分析中的有限元固定网各法存在的不足，利用无单元法中积分网格和结点相互独立的优点，提出了有自由面渗流的无单元法。计算结果表明，无单元法可以方便地解决迭代计算中的自由面变化问题，实现了真正意义上的网格固定。     

Steady ground-water flow through layered media

This paper deals with the flow through a layered medium that has alternate sand and clay strata. The solutions of plane, axisymmetric and spatial cases are given. Research results in this paper can be applied to seepage calculations and hydraulic engineering designs in flood areas and reclaimed marsh land.List of Symbols A _n Upward leakage factor of the nth sand stratum - A _n Downward leakage factor of the nth sand stratum - [B] Matrix of eigenvector - B _nm Element of [B] corresponding to the nth sand stratum and the mth eigenvalue - C _m , C _N+m Arbitrary constants belonging to the terms contained the mth eigenvalue - C_mj Arbitrary constant belonging to the term contained the mth eigenvalue due to a line source in the jth sand stratum - [D] Inverse matrix of [B] - d _f0 ^sup+ Additional length of the seepage path for ditches in symmetric flow - F, ^F _m Area and dimensionless area corresponding to the mth eigenvalue ( ^F _m = _fm ^sup2 F) - f ₀ Coefficient of additional resistance of partially penetrating well - H Total water head; upstream water head - h, h _n Water head and water head of the nth sand stratum - h _nj Water head of the nth sand stratum due to a line source in the jth sand stratum - h ₀ Surface water head - h/H × 100% Potential - i, j Number - k, k Permeability coefficient of the sand stratum and clay stratum, respectively - k _n , k _n Permeability coefficient of the nth sand stratum and the nth clay stratum, respectively - L Length - m Number - N Total number of sand or clay strata - n Number - Q _j Discharge of a line source distributed along a vertical line in the jth sand stratum - Q _ji The partial discharge of the ith well (or line source), which flows through the screen pipe penetrating the jth sand stratum - qj Discharge of a face source distributed on an area - unit breadth multiplied by the thickness of the jth sand stratum. The abbreviation is: unit discharge of a face source in the jth sand stratum - qji Unit discharge of a face source on the ith surface element in the jth sand stratum - R Constant radius - S Distance; length of a curve - ^S _m Dimensionless length of a curve corresponding to the mth eigenvalue ( ^S _m = _m S) - s Number - T _n , T _n Thickness of the nth sand stratum and the nth clay stratum, respectively - t Number; thickness - x, y, z Cartesian coordinates - y Polar coordinate; radius; distance - ^y _m Dimensionless distance corresponding to the mth eigenvalue ( ^y _m = _m y) - y ₀ Radius of well - y ₀ Radius of equivalent completely penetrating well - Infinitesimal half breadth - Infinitesimal area - Angle - Eigenvalue     

单裂隙流-固耦合渗流的试验研究

通过对较大尺寸的单裂隙岩体试块进行不同侧面加载的渗流试验,在实验室里开展了单裂隙流 固耦合渗流研究,模拟核废料贮藏库的围岩自由面的最危险部位的渗流量 应力耦合状态。分析了裂隙岩体渗流与应力的耦合机理,获得了几种典型情况下的试验数据,并拟合出不同应力条件下单裂隙岩体渗流量与应力间数学经验公式。从而说明并非任一方向的应力增加都能使渗流量减小,而是裂隙岩体的渗流量随着双向压应力的增加而减少,随着平行于裂隙面方向的单向压应力的增加而增加。缝隙开度虽然随着法向应力的增加而逐渐减小,但最终不可能完全闭合,所以,此时流量不可能为零。同时,在试验过程中还通过闭环控制来实现被加载面的均匀受力,这为大尺寸岩体试验提供了一种很好的加载方法。     

关于岩石水力模型

本文对近几年来岩石水力模型、试验及工程应用情况进行了分析和讨论。     

煤在瓦斯一维渗流作用下的初次破坏

作者观察了煤在瓦斯一维渗流作用下的初次破坏,发现破坏煤体呈球冠状;临界破坏瓦斯超压取决于卸载条件,煤型的强度、半径和长度,以及煤型所受的侧压,但与瓦斯吸附特性无关。对实验例进行了数值分析,结果表明煤体的破坏属于拉伸破坏;卸载速率的增高,侧向围压的减小与煤型几何半径的增大将使得煤体在瓦斯渗流作用下更易于破坏。     

地下水位上升下黄土斜坡稳定性分析

黄土高原一些地区,由于塬上引水灌溉使得地下水位不断抬升,造成黄土滑坡频繁发生。地下水位变化严重影响着黄土斜坡的稳定性。基于饱和-非饱和渗流理论和延伸的摩尔-库伦破坏准则,结合室内饱和和非饱和试验结果,针对泾阳南塬一典型黄土斜坡,考虑地下水位上升情况下,对其进行了瞬态饱和-非饱和渗流分析;然后将计算得到的瞬态孔隙水压力分布用于斜坡的极限平衡分析。结果表明:地下水位上升对暂态渗流场和斜坡稳定性有明显影响;考虑非饱和渗流和吸力强度的边坡稳定分析方法更加符合实际情况。     

Free percolation and seepage flows from watercourses

Free percolation and seepage flows from natural and artificial watercourses with curvilinear profiles are considered. The rigorous hydrodynamic solution of the problem of free percolation and seepage flow from a watercourse is obtained by representing the watercourse profiles in the plane of the Joukowski variable by means of the equation of a family of lemniscates and using the conformal mapping method. The calculated dependences for determining all the necessary parameters of the seepage flows and constructing the curvilinear watercourse profiles are given. In the case of a circular basis for the shape of the watercourse profile in the plane of the Joukowski variable these dependences coincide with the well-known exact dependences.Translated from Izvestiya Rossiiskoi Academii Nauk, Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No. 5, 2004, pp. 94–99. Original Russian Text Copyright © 2004 by Anakhaev.