裂缝研究

裂缝研究（共12篇）

裂缝研究 篇1

水力压裂技术是有效开发低渗透油气藏的主要措施, 并在国内外的油田增产措施中取得了很好的效果[1]。裂缝-孔隙型油藏存在大量的天然裂缝, 由于天然裂缝的存在, 势必会导致压裂液的大量滤失, 这决定了裂缝-孔隙型岩体的压裂特性裂缝形态特征[2]。笔者考虑了天然裂缝的压裂液滤失, 建立了裂缝-孔隙型砂岩的压裂裂缝形态计算模型。并选择实际1口生产井进行了计算, 计算结果合理, 为现场的施工提供了可靠的理论方法和依据。

1 三维裂缝模型的建立

1.1 压降方程

根据PKN模型, 椭圆形断面的最大缝宽满足[3]:

式中:为重压裂缝缝宽;V为泊松比;为t时刻x处的缝高;为裂缝内外压差;G为剪模量。

由于压裂液的流动方向与裂缝延伸方向相同, 压裂液在缝中的压力梯度为[4]:

为流变指数, 小于1;为稠度指数, m Pas。

1.2 连续性方程

考虑到裂缝面和天然裂缝滤失的影响, 得出重复压裂连续性方程为:

式中:

式中:-裂缝的初滤失量;-压裂液初滤失量;-天然裂缝滤失量;-滤失系数, -缝中某点开始滤失的时间, min;-裂缝滤失面积;-天然裂缝缝口面积。

忽略压裂液的压缩性影响, 根据物理平衡的原理有:

整理得:

1.3 裂缝的宽度方程

由England和Green[5]公式可以计算出缝宽剖面上任意坐标z处的宽度为:

整理得:

边界条件和初始条件如下:

2 模型的简化与求解

2.1 模型的简化

简化模型如下:表1裂缝转向前各截面的最大缝宽对比表

边界条件和初始条件:

2.2 求解方法

在上述的模型求解过程中, 各个变量之间相互耦合, 通过差分离散迭代进行求解。将缝长从缝端向井底分成若干段, 用四阶龙格-库塔法求解, 将假设的与实际比较进行迭代计算。

3 计算实例

本文选1口井进行计算。原始地层最小水平主应力15.2, 最大水平主应力21.2, 弹性模型28000Mpa, 压裂液稠度指0.9, 压裂液流变指数0.6, 压裂液密度1.0g/cm3, 排量2.0m3/min.计算结果, 见表1。

结束语

裂缝-孔隙型砂岩缝宽的形态研究充分考虑天然裂缝的滤失, 建立了压裂裂缝的缝宽和缝长的计算耦合计算模型运用龙格-库塔迭代算法求解。计算结果表明, 最大相对误差为2.44, 计算结果比较准确。对裂缝孔隙型油藏压裂裂缝形态研究和压裂效果预测提供了可靠的依据。

摘要：考虑裂缝-孔隙型砂岩油藏天然裂缝的滤失性, 建立了裂缝-孔隙型油藏的压裂裂缝形态计算模型, 并运用龙格-库塔迭代方法进行了模型求解, 通过对某油田的1口生产井进行计算表明:计算结果与实际监测结果误差小于2.5。计算模型合理、准确。

关键词：裂缝-孔隙型,裂缝,裂缝延伸

参考文献

[1]张士诚, 张劲.压裂开发理论与应用[M].北京:石油大学出版社, 2003, 1, 27-37.

[2]刘伟.水力压裂压力动态试井分析与增产效果提高方法研究[D].中国地质大学 (北京) 博士学位论文, 2005, 5

[3][美]米卡尔J.埃克诺米德斯, 肯尼斯G.诺尔特编著;张保平, 蒋阗, 张汝生等译.油藏增产措施.第三版[M].北京:北京石油工业出版社, 2002, 230-310.

[4]Chen, H.Y., Teufel, L.W, and Lee, R:"Coupled Fluid Flowand Geomechanics in Reservoir Study-1.Theory and Governing E-quations, "paper SPE 30752 presented at the SPE Annual Techni-cal Conference&Exhibition.Dallas, TX, 22-25 Oct.1995.

[5]王鸿勋, 张士诚.水力压裂设计数值计算方法[M].北京:石油工业出版社, 1998, 1, 342-353.

裂缝研究 篇2

裂缝是致密储层流体渗流的主要通道,裂缝的`发育、分布规律控制着裂缝性油气藏的分布.介绍了裂缝定量预测的研究方法及原理,分析了楚雄盆地的地质概况,并结合研究区的地质特征,应用屈曲薄板应力场模拟法、构造主曲率法对楚雄盆地北部致密储层裂缝开展定馈预测研究.研究表明,裂缝定馈预测结论与野外露头剖面考察及钻井岩心裂缝发育规律吻合较好,说明该方法用于开展裂缝定量描述是可行的.

作 者：焦瑞琴 Jiao Ruiqin 作者单位：中国石化西南油气分公司工程技术研究院,四川,德阳,618000刊 名：中外能源英文刊名：CHINA FOREIGN ENERGY年，卷(期)：14(6)分类号：P61关键词：储层裂缝 应力场反演 构造主曲率 定量预测

公路沥青路面裂缝修补技术研究 篇3

关键词：公路沥青路面;裂缝修补技术

一、公路沥青路面裂缝的类型

1、纵向裂缝

该种裂缝较长且形状较直，纵向裂缝一般与道路是保持平行延伸的趋势，出现至缝的状况普遍来说是比较少的。导致纵向裂缝的主要原因在于施工接缝质量不好、路基结构承载力不足以及路面的不均匀沉降。一般而言，如果是道路工程的结构承载不够，那么极易造成道路的边缘出现裂缝，如果处理不够及时恰当，造成的危害将会比较大。

2、横向裂缝

由于温湿度的变化、路面产生收缩和路面应力不能均匀分布而引起的;裂缝与路面中心线基本垂直，缝宽不一，缝长有的贯穿整个路幅的，也有的贯穿部分路幅的，在桥涵中最为常见。裂缝产生的主要原因：①施工过程中施工缝不紧，结合不好②沥青未达本地区要求的质量标准③混合料中使用的沥青配合比不同造成材料收缩变形④温差气候发生大幅度的变化造成路面收缩，收缩拉力大于沥青混凝土的抗拉强度产生开裂【1】。

3、块状裂缝

这种裂缝主要是路面被分割成一块块矩形的块状，一般是大面积的出现，特别是在交通量比较小的路面上比较容易出现。道路工程出现路面块状裂缝的话，相关道路工程施工人员就要多加关注，因为这就预示着道路开始出现老化现状，使用寿命将是会大打折扣的。

4、网状裂缝

多为单条裂缝产生后未及时处理又出现了横向或者是斜向裂缝，交错起来形成网状造成更为严重的破坏性。网状裂缝一般是由于路面材料配合比不当，路基压实度不足以及施工过程中填缝不及时引起的。沥青路面使用的长时间老化也会引起网裂现象。

二、公路沥青路面裂缝修补技术分析

1、合理选择裂缝修补时机

裂缝产生后应及时修复，修复的过程中除了填缝的材料以外，填缝的时机选择也比较重要，不同的填缝时机所产生的填缝效果差别很大。

1.1 春季

春季填缝时间应在4月左右，温度在7～10℃左右效果为最佳，这个时候裂缝宽度为最大宽度的一半，填缝的过程中材料很容易入缝，而且在材料凝结的过程中裂缝不会有过度的拉伸和压缩应力。填缝材料在此期间可以很好地与裂缝壁面结合，不会被拉脱和挤出裂缝。

1.2 夏季

夏季对于我国南北方填缝时机不同，南方虽然气温干燥，填补料与壁面结合较快，但是由于热胀冷缩的原理裂缝此时较小填料不易入缝，即时是填入了裂缝中也处于长时间的拉应力状态，这样填料很容易脱落。北方部分夏季温度较为凉爽的地区可以采取小规模的修补，但是总体来说填料时机不是最佳选择。

1.3 秋季

秋季虽然温度和气候较为合适，但是裂缝多处于拉应力状态，且裂缝开口也不大，相对于春季填缝来说时间较为滞后，延迟了修补时间导致水分渗入侵泡较多，加速了路面的破损。

1.4 冬季

冬季由于气温最低，裂缝宽度也达到了一年之中的最大值。此期间较为理想的填缝时机是当裂缝处于最大值的时候填入封料，这样可以有效的防止水渗入，但是此方法的弊病就在于此时环境温度太低，填料的粘结性较差，且裂缝处于最大值时时间较短，往往就是那么几天，然后又处于压缩应力状态，若填料强度不够的话又会被挤压出来，所以此方法虽可行但需慎用。

2、灌缝技术

灌缝技术作为沥青路面预防性养护技术的重要组成部分，通过封闭路面裂缝，防止水渗入路面结构内部，被国际上广泛认为是减缓路面病害出现、延长路面使用寿命的有效手段。我国《公路养护技术规范》（JTJ073-96）和《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ073.2-2001）中裂缝修补方法的要点是：（1）5mm以内裂缝处理方法：先将裂缝中得杂物清除干净，然后将热沥青（若裂缝内部比较潮湿，需用乳化沥青）灌入，灌入量达到裂缝深度大约三分之二的位置时，将干净的粗砂、石屑填进裂缝，再捣实，最后将溢出表面的沥青及矿料清走即可;（2）5mm以上裂缝处理方法：将松动的裂缝边缘出去，然后将拌合好的热板沥青混合料填入缝中，再捣实;同样，如果裂缝内部比较潮湿，应将热板沥青混合料改为乳化沥青混合料。多年的实践证明，这种不开槽的裂缝修补方法虽然施工设备和材料费用投入少，初期施工费用低，但是使用寿命很短，裂缝密封效果很差，根本达不到裂缝维修的效果和目的，目前，高等级公路已经很少采用这种裂缝修补方式。现代意义上的沥青路面灌缝技术是指采用专用的设备（如开槽机、灌缝机、打胶枪等）和专用的材料（各种类型路面专用密封胶）按照特定的施工工艺进行路面裂缝处理的一种技术【2】。目前，主流的路面灌缝材料为加热施工式的橡胶沥青类密封胶，常温施工式的灌缝材料（如聚氨酯、聚硫、有机硅）也在逐步应用和推广。

3、压缝带施工技术

压缝带，又称贴缝带，是指通过外力挤压带状材料进行封闭裂缝，是近年来兴起的一种新型裂缝修补材料，类似于路面裂缝“创可贴”，分为自粘式和热粘式两种。施工方法：不需要开槽。清理缝面尘土和杂物，据裂缝的宽度，裁割压缝带产品，避免污染压缝带的粘贴面。热粘式压缝带采用液化气喷火枪同时加热路面裂缝和压缝带的粘贴面，当沥青路面裂缝面出现油点且压缝带粘贴面变油滑时，即可粘贴在裂缝面上。对于水泥路面接缝，加热时间需要相对长些，喷火枪应离压缝带稍远些。当裂缝转弯向右时，只需稍稍烘烤压缝带左侧，反之亦然。对压缝带收尾部分，加热缝面和压缝带的时间可稍长些。压缝带粘贴在缝面上后，应加热压缝带两侧至油滑。自粘式压缝带无需加热，施工时直接用手掌按压一下即可，施工效率极高。根据气温条件，5min～10min后开放交通。为了防止车轮粘起压缝带，可在压缝带面上撒些细砂。施工注意事项：在下雨或潮湿天气及路面温度低于50℃时，不能进行施工;施工时，裂缝区域应干燥，无积水;烘烤压缝带时应注意喷火枪和风向，避免烧伤及烫伤。

三、加强公路沥青路面裂缝修补技术质量控制的具体措施

1、合理选择材料

防裂材料的选择要保证其温缩系数小、抗冲刷能力强的，骨料的选择应考虑其温度膨胀系数的高低，一般宜采用系数低者;面层选用优质沥青，其松弛性能要好，沥青的延度要达到指标，如果条件不允许，优质沥青缺少，可在其中添加一些聚合物或者添加剂，这些添加剂的主要作用就是提高抗裂性能。再者，为了延缓裂缝的继续扩张，混凝土最好选择密实型的。除此之外，沥青混合料的选用时必须要考虑到材料的性质，观察其材料表面是光滑还是粗糙、以及其耐磨性能是否较好【3】。

2、加强施工过程中的质量控制

2.1 填缝材料的选择：市场上的填缝材料较多，购买时应注意看清材料使用说明，选择适宜本地区气候的填缝材料。

2.2 开槽机的深度和宽度控制好，走向应沿着裂缝方向除去裂缝口的破碎老化沥青，以达到最佳粘合效果。

2.3 控制好开槽的宽度和深度，比例控制在1：1.5最为适宜，通常为（8mm，12mm;10mm，15mm;12mm，18mm）。若深宽比太小，则不能给填缝料提供太多的接触面积，造成填缝料脱落，使用一段時间后被挤压出裂缝。若深宽比太大，则又会造成填缝料的浪费，造价成本偏高。

结束语

综上所述，公路沥青路面施工质量直接关乎到整个工程的质量水平，其中裂缝是最为常见的质量问题，因此，在具体的工程中，应该加强裂缝的填补技术，促进沥青路面施工质量的有效提高。

参考文献：

[1]庞绮玲.沥青混凝土路面裂缝修补技术研究[D].中南大学，2013.

有关桥梁施工裂缝的研究 篇4

1 桥梁施工裂缝的原因

1.1 施工材料质量引起的裂缝

1) 砂、石骨料。分析水泥和拌合水加大用量的原因, 主要是砂石级配不良、空隙率大、粒径太小, 这也对混凝土的强度有着较大的影响, 最终会使混凝土进一步收缩。2) 水泥。 (1) 游离氧化钙在水泥中含量的多少, 会直接影响水泥的安定性。由于氧化钙在凝结过程中, 水化相对较慢, 在水泥混凝土凝结后, 仍然存在水化作用, 这样就对已硬化的水泥石起到破坏的作用, 最终降低了混凝土抗拉强度; (2) 由于水泥出厂时强度存在一定的问题, 导致混凝土的开裂, 当然, 如果水泥受潮后, 混凝土也会出现较差的强度。3) 拌合水及外加剂。氯化物等杂质在外加剂或拌合水中含量较高时, 在一定程度上会影响钢筋锈蚀。如果选用含碱泉水或含碱的外加剂拌制混凝土时, 在一定程度上会影响碱骨料反应。

1.2 温度变化引起的裂缝

1) 在混凝土浇筑后, 通常容易出现较高的内部温度, 分析其原因得, 主要是由于水泥水化放热反应所引起的, 这种内外温度的差异, 最终会造成表面裂缝的出现;2) 在冬季条件下进行施工, 如果使用不规范的施工措施, 混凝土就会容易出现冷热不均的现象, 这种不均匀地内外温度, 最终造成裂缝的出现;3) 在焊接支座预埋钢板与调平钢板时, 如果使用不规范的焊接手段, 混凝土就容易出现裂缝。

1.3 钢筋锈蚀引起的裂缝

在一定程度上, 由于锈蚀的出现减小了钢筋有效断面面积, 同时也降低了结构承载力, 一般情况下还容易出现裂缝, 反过来会对钢筋的锈蚀起到一定的作用。在实际施工中, 依据具体的要求对裂缝宽度进行有效控制, 选用具有一定厚度的保护层, 只有这样才能避免出现钢筋锈蚀;实际施工时, 为了确保混凝土的密实性, 应调整好混凝土的水灰比, 加强振捣, 避免氧气侵入[2]。

1.4 收缩引起的裂缝

在实际施工过程中, 最为普遍的是混凝土因收缩所引起的裂缝。按照引起混凝土体积变形的收缩种类进行分类, 主要分为:缩水收缩、塑性收缩、自生收缩和炭化收缩这四种:1) 缩水收缩。缩水收缩是指在混凝土浇筑后, 通常会出现降低湿度的现象, 导致混凝土体积的减小。由于混凝土内部与表层水分损失速度的差异, 造成内部与表面收缩的不一致, 这样最终出现了收缩裂缝;2) 塑性收缩。塑性收缩是指在混凝土浇筑后6小时, 水泥出现水化反应, 加速水分的蒸发, 因此, 混凝土出现失水收缩, 还有, 由于混凝土尚未硬化骨料而出现自重下沉;3) 自生收缩。自生收缩是指在硬化过程中, 在水泥与水之间, 混凝土进行水化反应, 外界湿度对自生收缩没有任何影响;4) 炭化收缩。炭化收缩是指收缩变形的出现, 主要是由于在水泥的水化物和大气中的二氧化碳之间出现化学反应引起的。炭化收缩一般在60%的湿度时才容易出现, 并与二氧化碳浓度成正比例关系。其中较多的表面裂缝、较细的裂缝宽度、没有任何规律的形状等, 这正是其主要特征。

2 桥梁混凝土裂缝的施工防治措施

2.1 控制温度

对骨料级配进行调整, 为了能进一步减少混凝土中的水泥用量, 通常采取干硬性混凝土加添加剂等措施来实现;在热天浇筑混凝土时, 通常依靠浇筑层面来进行热量的散发;也可以在混凝土中埋设水管, 通入冷水降温;为了避免混凝土表面发生急剧的温度变化, 需要规定合理的拆模时间, 在气温骤降时, 也需要表面保温;在寒冷季节施工时, 长时间暴露在外的混凝土浇筑体表面, 需要进行保温等措施。为了避免基础出现过大起伏, 需要进行有效地分块;同时, 为了尽可能减少长时间暴露的侧面, 需要科学有序地进行施工工序。此外, 为了避免出现表面干缩的现象, 还需对混凝土性能进行进一步的改善, 对其抗裂能力进行进一步的提高。总之, 对于避免裂缝来说, 确保混凝土的质量是相当关键的。

2.2 控制材料

确保混凝土构件质量的重点是施工工艺, 应该严格的抽样检验 (如钢筋、水泥、水等) 原材料, 而不仅仅是按照有关规定进行施工操作。就混凝土配合比而言, 必须进行对比试验。为了保证混凝土的施工质量, 就砂、碎石而言, 施工在雨后或高温下应进行含水量实验, 且及时调整施工配合比。

2.3 非结构性裂缝防止措施

支架搭设进行科学设计、基础处理、规范施工都是避免出现塑性沉降裂缝的主要措施。为了充分保证混凝土的保护层厚度, 混凝土施工时需要进行二次抹面。强化混凝土的养护工作是避免出现塑性收缩裂缝的有效方法之一。为了能有效避免出现温差裂缝现象, 其主要办法有:对混凝土浇注的顺序进行合理的安排, 并且有效的调控浇筑的速度。如:在冬季混凝土施工时, 其表面应覆盖保温。在夏季混凝土施工时, 骨料要洒水降温。为了能有效地避免出现干缩裂缝现象, 就控制裂缝分布筋而言, 设计部门应进行科学合理地布置。在具体设计施工配合比时, 可以减小水灰比。施工完成后应加强混凝土的湿治养护。

4 结论

预防桥梁裂缝的产生是一项较为复杂的工作, 在实际施工过程中, 必须严格按照国家相关规定进行材料的购进、配比、施工, 这直接影响整个工程的质量。

参考文献

[1]蔡锐武.施工监理中的测量控制[J].广东水利水电, 2005 (1) .

裂缝研究 篇5

许多工程设计人员只重视强度设计,而忽视抗裂构造措施,一旦出现裂缝,不仅影响工程质量,也给建设单位带来了经济损失和麻烦.本文分析了温度收缩裂缝的产生原因和特点,提出了减少温度裂缝的.控制措施.

作 者：樊慧芳  作者单位：临汾电力设计院,山西,临汾,041000 刊 名：中国新技术新产品 英文刊名：CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS 年，卷(期)：2010 “”(10) 分类号： 关键词：防止   温度收缩裂缝  

★ 对混凝土施工中温度裂缝的探讨

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裂缝研究 篇6

摘要：沥青路面裂缝是路桥工程中无法避免的一种现象，无论路基是刚性的还是软性的，都会出现沥青路面开裂问题。路面裂缝的危害性极大，路面开裂后水分流入裂缝中，会造成基层或路基软化，路面的承载力随之下降，直接造成交通事故的发生。本文对路桥工程中造成沥青路面裂缝的原因进行分析，并提出有效的防治策略。

关键词：路桥工程；沥青路面；裂缝；防治

随着城市化建设脚步的加快，城市中的交通道路建设也得到了升级和完善。很多城市的道路由从前的水泥道路升级为沥青路面，沥青路面由于受到施工工艺的局限和材质的特性，使沥青路面在投入使用一阶段后会出现裂缝，而裂缝部位又长期的受到风吹雨林，使路基的强度大大降低。特别是交通频繁的地段，裂缝经过车辆的反复碾压，对路面产生较大破坏。由此可见，沥青路面的裂缝防治是非常重要的。

一、路桥工程沥青路面裂缝原因分析

1）基層材料性质

基础材料收缩性是造成沥青路面开裂的原因之一，为避免发生这种现象，在路基施工中要提高与路面面层粘结性。基础材料收缩开裂情况主要有两种，一种是低温收缩开裂，在半刚性的基础材料中会出现低温收缩开裂情况，这是由于半刚性基层通常是在高温或常温情况下成形的，冬季到来时混合材料会受到温度影响产生收缩开裂现象。另一种是干燥收缩开裂，主要是由于混合料中水分不足，造成基层材料颗粒间空隙缩小而引发的。

2）设计原因

路桥工程的错误设计也是造成沥青路面开裂的原因之一。由于沥青路面施工技术在我国起步相对较晚，在某些方面仍存在问题，同时在设计时也没有充分的考虑到路桥工程的实际情况，这使得方案设计不合理，造成沥青路面开裂。工程设计的主要表现形式包含以下三种：第一，在设计路面、基层和道路排水系统时，所考虑范围受到一定局限性；第二，结构设计不合理；第三，在工程设计前并没有对施工地质进行检测，造成路面设计参数与路面施工情况不相符。

3）沥青和沥青混合料性质

在路桥工程建设中主要的铺设材料是由沥青和沥青混合料组成，提高了路面的防水性和强度。但在实际应用中我们发现由于受到外界因素影响，沥青路面出现了开裂现象，影响了道路正常使用。造成沥青路面开裂的主要原因就是沥青和沥青混合料性质，所以在路面铺设时尽量降低沥青和沥青混合料对温度的敏感性。

4）施工原因

由于施工技术出现问题造成沥青路面开裂的现象因素有很多，对下面几种原因进行简要介绍：首先，在软土基施工中，如果没有合理处理好地基强度，则极易出现路基沉降、部分沉陷等现象，使得沥青路面开裂；其次，沥青面集料发生离析，造成沥青路面局部的细集料较少而粗集料较多，这对于路基压实非常不利，降低路基强度，造成沥青路面开裂。最后，部分施工单位为了能够在规定的工期内顺利完工，在工程施工中并没有按照工程要求操作，造成施工材料短缺，同时施工单位为降低工程造价，在施工中采用劣质材料，使沥青路面质量不符合要求，使得沥青路面开裂。

二、路桥工程沥青路面裂缝防治策略

1）设置应力吸收层

第一，在基层和面层间铺设土工格栅中间层、低粘度沥青混凝土层或土工织物、胶沥青中间层、预制织物膜带条等均匀应力吸收层。第二，运用应力吸收薄膜，可有效减缓反射裂缝的产生和扩展，可减少传到面层的裂缝处位移产生的应力，使应力强度因子明显降低。由此可见，在选择应力薄膜材料时要选择那些大变形率、低模量高韧性的。从目前我们常用的材料来看，沥青橡薄膜和土工织物的变形率较大且模量较低，效果良好，不会出现低温脆裂的现象。第三，橡胶沥青吸收膜，使用的是废橡胶粉与热沥青搅拌，用于面层中间形成薄膜，实践表明，该应力吸收层在面层中间的效果是最佳。第四，新铺设的半刚性基层预开裂技术在半刚性基层上锯缝，即在碾压结构层前需切割一条直到底层宽为0.5cm的切缝，在缝隙内填入沥青乳液或沥青砂，完成填注后快速封闭切缝，以保证沥青乳液或沥青砂性能的充分发挥。其目的是预先制造更多规则的间距裂缝，这样的裂缝与自然裂缝相比更细、位移更小，避免裂缝边缘恶化。

2）提高路基工作区的稳定性和强度

路基作为路面的基础，同时路基工作区又是受到车辆荷载影响最大的深度区域，路基工作区具有极强的整体稳定性和强度对于保证路面结构的稳定性和轻度是非常重要的，相反路面则会出现不均匀的沉降现象，导致路面开裂。因此，应采取有效措施确保路基工作区的稳定性和强度。路基工作区强度是在填筑中所形成的，要科学控制路基填筑工艺，从而提高路基工作区的强度。填筑的最佳材料为砂、砾、石类土，其次还可以选择含有砂、砾低液限粘土，最后选择低液限粘土，切记填筑路不得使用有机土和粉质土。目前，我国高速公路普遍存在超载严重的现象，在路基施工过程中的实际路基工作区控制深度要大于路基工作区的设计深度，做到防患于未然。准确反应路基强度的重要指标就是压实度，同时压实度也是可以提高路基稳定性和强度的即经济又有效的重要技术措施，在施工中应严格检测控制，确保其达到规定值。填土层厚度会直接影响到压实度，施工中要做好测量确保煤层松铺厚度小于30cm，在检测压实度试抗时要打到下一层的顶面，检测结果不符合标准的要推除重填或进行加压处理。路面下80cm的路床是路基的最关键部位，该部位直接吸收和承受着路面的扩散应力，其要具有足够的稳定性和强度。开挖后如发下底下渗水要及时处理，填方地段要选择优质的材料填筑，土质较差地段要对做换填处理，保证其稳定性和强度。

3）施工控制裂缝发生

在路桥施工中要严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，半刚性基层碾压时含水量要达到最佳含水量的0.9倍，压实度要符合规范要求，碾压完成后要对其进行保湿养护，避免基层由于碾压后过长时间没有保湿养护出现裂缝，养护完成后要及时喷洒沥青乳液做成粘层，最后铺沥青面层。在沥青混合料的制备中要严格控制加热的温度和时间，使沥青混合料可以达到预计的压实度，从而减少反射裂缝。

结束语：在路桥工程建设中，减少路面裂缝的产生是一大难点。所以应加强此方面的研究，并将研究成果应用到实践中，从而减少路面的破损程度，减少后期的弥补工程。因此，我们要根据路面开裂的根本原因，研究分析，从而找出对其有效的防治策略。目前，我们对路桥工程沥青路面裂缝的防治措施研究，已取得了不错的成绩，这对于我国的经济发展具有重要意义，还为人们的出行带来了便利。

参考文献：

[1]仝太坤.沥青路面裂缝防治措施的研究[J].科技风，2012，11：162-164.

[2]包萍萍.试论路桥工程中沥青路面裂缝的防治技术[J].黑龙江科技信息，2013，20：182.

[3]高文波，曲光明.对路桥工程中防止沥青路面裂缝的探讨[J].科技促进发展，2011，S1：89.

[4]孟翔.浅析路桥工程中沥青路面裂缝的预防措施[J].硅谷，2009，24：94.

常规测井识别裂缝研究综述 篇7

裂缝的发育可以使变质岩、岩浆岩、碳酸盐岩和泥岩等几类重要的岩石都能成为储层,在深层的低渗透砂岩储层中发挥重要的作用。裂缝不但是重要的流体渗滤通道,也是流体的储集空间。据统计,我国已探明的低渗透油藏储量约占全国总探明储量的23%,其中87%为低渗透砂岩油藏,有裂缝发育的约占低渗透油藏总储量的40%[1]。随着石油工业的飞速发展和对能源的巨大需求,裂缝性储层在油气勘探和开发中已经不断显示出其重要性,因此,准确的识别分析裂缝性储层的裂缝产状和分布规律,对于有针对性地高效开发这类油藏有着极其重要的意义。

1 裂缝识别技术

裂缝(这里泛指孔隙、裂缝及孔洞)分布复杂、规律性差,因此观测、探测手段以及研究方法受到限制。目前,识别裂缝最直接的方法就是钻井取心,它可以直接观察裂缝发育情况[2]。但其缺点主要为:一是,成本太高,不可能每口井都大段取心;二是,裂缝发育方位归位不确定;三是,受裂缝影响,所取岩心极易破碎,很难有效利用。

1.1 常规测井方法识别裂缝

与钻井取心相比,常规测井资料在油田勘探开发阶段被普遍应用并有一定的优势。根据测井序列对裂缝的响应程度的不同,一般识别裂缝的常规测井资料有声波测井、电阻率测井、核测井等。

目前,常规测井的分辨率较小且测井响应易受其他条件如充填物、泥浆、溶蚀等因素的影响使得常规测井的有效性还不足以使之成为裂缝性储层评价可靠的数据资源。

1.2 成像测井方法识别裂缝

从测量原理来看,成像测井井下仪器主要有四类:电成像、声成像、核磁成像和井下光学照相[3]。与常规测井相比成像测井资料有其独特的优势,它可以以直观、形象、清晰的展示出井壁二维空间的地质特征,但是,目前成像测井在应用中也存在诸多难以解决的问题,如实验数据缺乏,模式信息不够丰富,地质特征识别的多解性等。

2 国内外研究现状

裂缝性储层的研究和开发在国内外有着悠久的历史,国外对裂缝性储层裂缝识别及其定量评价方面具有较深的研究,国内对裂缝性储层的研究也有新的进展。概括起来,国内外对储层裂缝的识别研究经历了以下历程:

早期裂缝识别方法主要有:微电导率重叠对比曲线法、双直径井径曲线法等,如,1977年,贝克(Beck)[4]等人开始研究用测井方法识别裂缝,并发表了比较系统的资料。1953年,洪有密[5]以测井为基础,利用地层倾角测井方法来识别裂缝。20世纪90年代,随着计算机的推广,阎新民建立了应用计算机研究噶尔盆地火山岩裂缝的一套完成系统,1999年,孙建孟[6]等人利用常规测井资料和地层倾角资料为基础,采用曲线变化率法、孔隙结构指数法、视地层因素指数法等方法对青海柴西地区裂缝识别进行研究。21世纪初,在研究常规测井对储层裂缝识别的基础上,又研究出一些新的方法来对裂缝进行识别和评价,2001年王越之[7]等人将FMI测井资料和常规测井资料相结合来计算裂缝孔隙度值,并对裂缝横向上的分布规律进行了研究分析。2006年,申辉林等人利用BP神经网络、李雪英等人将滤波算法和窗口扫描技术相结合识别裂缝[8]。2007年,申辉林,高松洋利用交叉偶极声波资料对地层裂缝进行研究[9],同年,高霞等人利用地层微电阻率扫描测井、人工神经网络技术等方法对裂缝进行识别分析。2008年刘莉莉等[10]利用声波时差(AC)数据与其它测井资料,运用分形几何中的变尺度分析技术,预测储层的天然裂缝分布,并探讨了裂缝发育程度与油井初期产能的关系。2009年,邓模等人通过岩心观察及成像资料与常规测井曲线对比对碳酸盐岩储层裂缝进行了研究,并总结出了几种常规测井在裂缝发育段的响应特征,并在该类储层的典型层段进行应用。2009年张文静[11]利用双树复小波分析了常规测井和声波全波列测井的裂缝响应特征。2010年,郑军,刘鸿博[12]等人在对研究区阿曼五区块Daleel油田储层地质特征分析研究的基础上,利用常规测井裂缝识别模式对储层裂缝进行识别,将有效裂缝分离出来。2011年,肖大志[13]利用小波多尺度分析方法提取声波时差测井高频信号,结合自然伽马测井(GR)、中深感应测井(ILM、ILD)等常规测井资料识别出裂缝发育层段。

近几年随着计算机的快速发展和对数学理论基础的深入研究很多学者将常规测井与数学方法相结合进行裂缝识别,如,2012年3月林缨,李学平[14]建立了基于有限元的结构多位置裂缝的识别方法,通过损伤灵敏度矩阵识别结构裂缝所在的单元位置并确定裂缝的深度,有效的提高了裂缝识别的精度。2012年9月,吴斌[15]等人利用蚁群算法对东部某碳酸盐岩油藏裂缝进行识别和预测,取得了较好的成效。2013年,师兴辉[16]等人将R/S分析法与声波时差等常规测井资料相结合来识别裂缝的发育,并预测四川盆地的MB1井,取得了与成像测井资料基本一致的结论。

3 结论

在未进行成像测井的井中,常规测井资料是进行井中裂缝识别的唯一手段,具有重要的研究及应用价值,通过前人研究,常规测井三孔隙度曲线,双侧向电阻率曲线,井径曲线等均对裂缝具有一定响应,但运用常规方法识别裂缝得到的裂缝响应特征往往不够直观、明显。

目前,研究裂缝的方法很多,每一种方法都有特定的原理和应用条件,单一的方法很难正确地识别和预测裂缝。将地质学、地球物理学、数学、计算机等方法相结合,才能有效的识别和预测裂缝。

综上所述,一般通过常规测井和非常规测井(成像测井、交叉偶极测井等)来对裂缝的识别和裂缝性储层的评价进行研究。裂缝性储层的储集空间类型的多样性和复杂性,目前很难准确的进行裂缝识别和裂缝性储层的评价,通过测井数据滤波来全面、准确的研究裂缝参数及裂缝性储层评价的理论和方法尚不成熟,有待进一步研究发展。

摘要：裂缝是岩石发生破裂的一种地质现象,裂缝的存在对储层的电性、弹性、放射性等各种物理性质均有不同程度的影响,由于裂缝性储层有复杂的储集空间和储层的非均质性,使得传统测井解释技术存在许多问题,本文通过总结前人经验的基础上,介绍利用常规测井手段识别裂缝的方法并对其优缺点进行了简要评述,同时也阐述了裂缝识别的发展方向。

钢筋混凝土裂缝控制研究 篇8

钢筋混凝土结构上产生的裂缝, 一般常见于非预应力受弯、受拉等构件及预应力构件中。根据产生的原因不同, 钢筋混凝土结构裂缝可分为荷载裂缝、温度裂缝、干缩裂缝、腐蚀裂缝、沉降裂缝等。对原因进行对症分析, 采取相应措施, 能够减小裂缝的开展, 对工程有利。

1 裂缝对结构的危害

根据裂缝出现的位置、裂缝的宽度大小、裂缝的形状等来判断其对结构有无影响。若是由于结构承载力的原因而引起的裂缝, 那么随着裂缝的加大, 结构就有危险了;若是温度裂缝的危害则是钢筋腐蚀, 使其本身的刚性、剪力强度、拉力强度、抗弯强度都会下降, 并可能导致结构应力重分配, 造成进一步破坏。

2 钢筋混凝土裂缝产生的原因分析

2.1 荷载裂缝

该类型裂缝是由于结构功能不同, 导致结构荷载不同。有的情况下结构荷载较大, 产生了较大的结构变形, 容易产生裂缝, 一般是在超过普通设计的荷载下, 容易产生这种情况。另一种情况下, 荷载不算较大, 但是设计方法多种, 即使完全按照我国规范进行设计, 不一定能够保证在所有情况下都满足裂缝要求, 所以在规范研制阶段, 尽量采用较保守的设计结果。另外, 我国在规范的裂缝这一区域, 还应该多向国外发达国家学习, 改进。

2.2 温度裂缝

该类型裂缝由周围环境高温的影响、大气温度交替变化和大体积混凝土施工时产生的水化热等原因产生。

2.3 干缩裂缝

引起干缩裂缝的原因通常是由于结构材料的缺陷引起。资料表明, 水泥加水后变成水泥硬化体, 绝对体积减小, 毛细孔缝中的水逸出而产生了毛细压力, 该压力在混凝土中产生毛细收缩现象, 由此引起混凝土的干缩值为0.04%~0.06%, 水泥砂浆的干缩值为0.1%~0.2%, 而混凝土的极限拉伸值只有0.01%~0.02%, 故干缩裂缝发生了。

2.4 沉降裂缝

沉降裂缝的产生原因是, 在现浇结构中, 因地基或砌体过大而产生了不均匀沉降, 可以导致沉降裂缝;在施工过程中模板刚度不足、过早拆模、支撑松动滑动、支撑间距过大等不利因素, 都能产生沉降裂缝。

2.5 腐蚀裂缝

结构中的腐蚀无处不在, 大多数情况下是由于周边环境所致。由于环境中Cl-、Mg2+、SO42-等有害离子侵入混凝土内部, 可以导致钢筋锈蚀, 而使混凝土产生后期膨胀裂缝。

3 应对钢筋混凝土结构裂缝的有效措施

根据国外设计规范和我国现行《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 及有关试验资料, 混凝土最大裂缝宽度有一个基本达成一致的控制标准:①在无侵蚀介质条件下, 无防渗要求为0.3~0.4 mm。②在轻微侵蚀条件下, 无防渗要求为0.2~0.3 mm。③在严重侵蚀条件下, 有防渗要求为0.1~0.2 mm。对各种裂缝采取相应的控制措施之后, 可以达到这样的标准, 满足工程应用。

3.1 荷载裂缝

在结构设计方面, 结构设计者必须严格按照《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 第8.1条规定进行裂缝控制验算, 根据不同的结构部位, 采取相应的合理配筋。

3.2 温度裂缝

在工程中, 对处于高温环境的钢筋混凝土构件, 可采用相关隔热措施对结构进行保护, 加强养护。

3.3 干缩裂缝

方法之一, 是通过改善材料性能来控制, 如采用的补偿收缩混凝土可以达到较好的效果。补偿混凝土的抗裂原理是, 补偿混凝土是一种适度膨胀的混凝土, 按国内外补偿混凝土的技术要求, 混凝土在湿养护期间, 补偿混凝土中的预压应力能有效抵消产生混凝土开裂的全部或大部分应力, 而且还推迟了混凝土收缩的产生过程。

3.4 沉降裂缝

对预制场地应夯打密实, 方可使用现浇和预制构件模板来支撑牢固, 保证其强度和刚度, 并应按规定时间拆模;对软土地基, 可进行必要的夯压和地基加固处理;另外, 在施工过程中还应该防止雨水及施工用水浸泡地基。

3.5 腐蚀裂缝

对于腐蚀性的环境, 在施工时应保证混凝土的密实度, 以阻止侵蚀介质和水、氧等的侵入;在构件表面加涂防护层。在荷载的作用和温度、干缩的进一步扩展下, 裂缝就会发展为肉眼可见的裂缝。

4 案例分析

4.1 工程概况

隶属深圳市盐田港集团有限公司的深圳盐田港现代物流中心一期工程, 该项目新建仓库为框架结构, 建筑层数为5层, 层高7.2/8.2 m, 建筑高度45.3 m, 总建筑面积为:23万m2, 地基强夯后承载力不<150 MPa, 屋面构造:结构找坡+35厚挤塑聚苯板保温隔热板+水泥砂浆找平+1.5APF-405PET自粘卷材+0.5厚聚乙烯薄膜+40厚钢筋砼+8厚排水板+聚酯土工布+450厚种植土。

仓库、办公楼及盘道基础均为人工挖孔桩基础, 桩径1.2~2.4 m, 桩长2.6~8.7 m, 其持力层为微风化凝灰熔岩50 cm, 承载力为5000 k Pa~9000 k Pa;主体结构均为砼框架结构, 设计指标见下表:钢筋采用HPB235, HRB335, 非承重墙采用A5.0加气砼砌块其容重不>800 kg/m3, 砌筑砂浆为MB5.0, ±0.00以下, 墙体采用MU10灰砂砖, 砂浆强度M7.5水泥砂浆砌筑。钢筋混凝土的强度如表1所示。

盘道及引桥部分的技术指标:设计速度:15 km/h, 设计荷载:城-A, 计算成桥15℃~20℃桥梁结构的最高和最低温度取值35℃和0℃;最大裂缝宽度容许值:0.15 mm, 支座沉降5 mm, 钢材用HPB235, HRB335, 混凝土采用预拌混凝土, 其盘道混凝土强度等如表2所示。

4.2 裂缝控制分析

该工程位于深圳沿海, 海水侵蚀力度大, 需要对钢筋进行保护, 裂缝控制十分重要, 且大体积混凝土浇筑面积较大。由于沿海温度高, 变化快, 气候多变, 故温度和干缩对于钢筋混凝土的裂缝发展多有不利之处, 综合考虑工程各项因素, 采用如下裂缝控制措施。

1) 材料控制:采用收缩性较小的砼土, 控制水灰比, 使坍落度控制在120~160 mm之间。

2) 设计控制:本工程港口荷载较大, 动荷载较多, 故在进行裂缝控制时采取了设计方面和施工方面的有效措施, 即严格按照国家钢筋混凝土规范进行设计, 考虑周全的动荷载, 考虑了更多不利因素, 采取较大的富余系数, 选取合理配筋, 将裂缝的发展扼杀在摇篮里。

3) 环境温度控制:由于本项目砼结构施工期在4~11月, 正值高温季, 为减少高温对砼水份的快速蒸发, 导致开裂, 采用低温时段作业, 作业温度控制在28℃左右, 即利用晚间作业。

4) 施工工艺控制:由于面积较大, 采用多台布撒机同时作业, 平行推进, 一气呵成, 减少冷缝、施工缝的出现, 同时使用自行式打磨机压实磨平, 处理表面浮浆。对基础施工采取较严格的把关, 避免沉降超标, 采用补偿混凝土, 保证施工到位。

5) 成品养护控制:楼面板浇筑6 h后, 采用覆盖 (布袋) 方式养护, 柱模拆除后及时喷涂薄膜养护, 避免水份蒸发等。

实践证明, 以上措施有效地控制裂缝、应力和裂缝宽度, 减小了腐蚀, 保障了施工效果, 达到了较好的使用效益。

5 结语

本文通过钢筋混凝土工程产生裂缝的原因, 如荷载、温度、干缩、沉降等, 提出了相应的对策, 并通过深圳盐田一实际工程, 对裂缝控制进行了例证。研究表明, 采取有效的措施能够对工程裂缝进行控制, 提高工程质量。

参考文献

[1]《建筑施工手册》 (第四版) 编写组.建筑施工手册. (第4版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

[2]过镇海, 时旭东.钢筋混凝土原理和分析[M].北京:清华大学出版社, 2003.

弱凝胶封堵裂缝性能研究 篇9

1弱凝胶封堵裂缝模型裂缝宽度计算公式

裂缝模型全直径岩心夹持器中,围压条件下裂缝宽度W与垫片的厚度d不相等,因此,有必要对取决于垫片厚度的裂缝宽度进行修正,即利用平行板流动理论,量化弱凝胶封堵裂缝时的实际裂缝宽度。

视裂缝中流体的流动为平行板流动,由布辛列克方程方程[8]可知,渗滤端面上单位长度裂缝的液体流量

式( 1) 中q为z方向上单位长度裂缝内液体流量, ( cm3/ s) / m; μ 为液体的动力黏度,m Pa · s; W为裂缝宽度,cm; dp /dx为压力梯度,MPa /cm。

端面上裂缝的总长度H( 缝高) ,则岩石端面上流过全部裂缝的液体流量为

实验过程中取

得缝宽表达式

2实验部分

2.1实验药品及仪器

2.1.1药品

部分水解聚丙烯酰胺HPAM,相对分子质量1 600 × 104Dalton,水解度25% ,北京艾森 试剂;Na Cl、KCl、Ca Cl2、Mg Cl2、Na HCO3等,分析纯,配置矿化度60 345 mg /L,成都科龙化工试剂厂; 交联剂A、 交联剂B、助剂等,按配方配制弱凝胶体系。

2.1.2仪器

平流泵、恒温箱、中间容器、六通阀、压力表、手摇泵、管线、分析天平计量装置、Brookfield DV-Ⅲ旋转黏度计、自制全直径岩心夹持器、量筒等。

2.2实验步骤

1) 将岩心( 水测渗透率0. 5 × 10- 3μm2~ 10 × 10- 3μm2) 抽真空,饱和模拟地层水后剖成均匀两部分,缝面平整光滑,并按实验要求夹入不同尺寸规格的垫片,如图2。

2) 连接实验装置流程,如图3,关闭基质与裂缝出口端,测试系统密封性,60 ℃ 恒温箱中恒温4 ~ 5 h。

3) 开启裂缝出口端,以0. 5 m L / min的速度泵入注入水。

4) 以相同的流量注入一定量的弱凝胶体系,关闭进出口端,清理管线中的胶体,60 ℃下成胶24 h。

5) 开启进口端、裂缝和基质出口端,相同流量后续水驱。

6) 记录入口压力变化。

2.3模型裂缝宽度

实验采用流体黏度为1 455 m Pa·s的HPAM聚合物溶液,基质岩心渗透率与XF油田相近,结合裂缝宽度式( 4) 得出不同围压条件下垫片厚度与裂缝宽度的关系,如表1所示。裂缝宽度为0. 09 ~ 1. 12 mm,与XF油田裂缝尺度实际相近,因此,具备了理想的模拟条件。

注: 垫片长 15 cm × 宽度 1 cm。

3弱凝胶封堵强度与裂缝参数间关系

从裂缝宽度W和裂缝形状两个方面设计两套方案开展相关研究。表2给出了相应的实验设计及参数。

弧形垫片规 格: 圆心角75°,内侧弧形 半径13. 50 cm,外侧弧形半径18. 00 cm。折形垫片规格: 折角140°。

注: 岩心直径 9. 92 cm,长 15. 09 cm。

3.1裂缝宽度W封堵性能评价

3.1.1注入量与压力变化

水驱过程中,压力升至于某值时,基质出水,系统装置可操作研究封堵实验。由图4所示,固定缝L15. 0 cm × H1. 0 cm,缝宽W0. 09 ~ 1. 12 mm范围内,缝愈宽,弱凝胶最高封堵压力愈小,封堵效果愈差。对于图4中呈现的不同宽度裂缝的水驱压力曲线,可将其分为两类,第一类为裂缝宽度为0. 09 ~ 0. 62 mm,水驱压力变化规律基本趋于一致,随注入量增加,压力迅速增加到最高( 3. 5 ~ 5. 5 MPa) ,随即降低至某一值达到平稳或小幅波动( 1. 5 ~ 4. 2 MPa) ,并且在压降过程中均有压力的起伏; 第二类裂缝宽度为0. 82 ~ 1. 12 mm,如图5,最高封堵压力远小于第一类裂缝,均在0. 60 MPa以下,压力变化较为缓和,最高封堵压力后未出现突然波动现象。

3.1.2裂缝宽度对弱凝胶封堵压力机理分析

图6将实验中宽度小于0. 62 mm的裂缝和大于0. 82 mm的裂缝分别进行线性拟合,拟合程度高,相关系数均达到0. 97以上,并利用外推法,两段线相交于裂缝宽度0. 69 mm处。当裂缝宽度小于0. 69 mm时,现定义为第一类裂缝宽度,大于该值则为第二类裂缝宽度。

材料力学认为,易形变物体产生较大力矩,外力导致形变破裂机会大。弱凝胶具有黏弹性,微观呈空间网状结构,胶体在水驱过程中受压变形、网格移动及流出形成新孔道。图6可知,弱凝胶最高封堵压力随裂缝宽度的变化存在临界值0. 69 mm,缝宽大于该值,胶体易受力形变破裂,表现黏性流动,压降过程不会出现压力起伏,泄压过程平缓,封堵能力较差; 反之,胶体表现为弹性,在突破泄压过程中,会产生因胶体弹性形变而导致的压力起伏,封堵压力高。由此,临界值0. 69 mm的存在充分体现出外因W和内因黏弹性的耦合作用,针对裂缝宽度较大的调剖作业时,应考虑提高调剖剂强度,以增加其弹性能力。

3.2裂缝形态封堵性能评价

弱凝胶封堵裂缝的强度受到裂缝宽度影响非常大,与裂缝形态也有一定关系,在裂缝宽度和裂缝面积相同实验条件下,分别模拟直缝、弧形缝、折形缝。 实验结果如图7,最高封堵压力关系是折形缝 > 弧形缝 > 直缝。

弱凝胶在不同形态裂缝中封堵强度不同,这是由于弱凝胶在不同形状裂缝中的受力状态不同。图8中以椭圆表示黏弹体 ( 假设为质点进行受力分析) ,直缝中分别受到注入水推动力F和裂缝面附着力f; 弧形缝和折形缝不仅受到注入水推动力F和裂缝面附着力f,还受到垫片反弹力N; 假设胶体未出现移动,处于受力平衡状态,则有

由于弹力N是与弱凝胶材料性质和垫片几何弯曲形态有关,因而,可以推论,在复杂裂缝中,弱凝胶的封堵压力会进一步上升。

4小结

1) 弱凝胶封堵强度随裂缝宽度的增大而减小, 其封堵作用强弱可划分出临界裂缝宽度0. 69 mm。

2) 弱凝胶在不同裂缝宽度条件下封堵机理不同,在裂缝宽度小于临界宽度0. 69 mm时,弱凝胶封堵裂缝能力在黏性基础上弹性作用提高,封堵强度高,大于该宽度时,弱凝胶封堵裂缝主要依靠黏性或弱凝胶内摩擦力来增加后续水流动阻力,其效果不及小裂缝。

3) 在不同形状类型的裂缝中,弱凝胶对直缝的封堵能力最差,弱凝胶封堵裂缝强度是其与裂缝间的附着力和弹力的综合表现。

摘要：利用自制全直径岩心夹持器,岩面贴合垫片模拟裂缝,计算选择符合XF油田低渗透天然裂缝及压裂缝的宽度,并研究弱凝胶对缝宽和裂缝形态的封堵效果。驱替试验表明,弱凝胶封堵强度随裂缝宽度的增大而减小,且存在临界裂缝宽度0.69 mm,裂缝小于该值表现为胶体弹性作为封堵主导因素;反之,则为胶体黏性或内摩擦阻力,且其效果不及小裂缝。张裂缝油藏现场调剖时,应充分考虑裂缝宽度的影响,提高调剖剂强度,以增加其弹性能力。缝形实验中,直缝对弱凝胶封堵效果最差,且缝形愈复杂,封堵效果愈好。

室内反射裂缝模拟试验研究 篇10

沥青加铺层路面结构在车辆荷载作用下产生的应力和应变可以通过有限元法和静力法对其进行理论分析, 但仅采用静载作用是不能完全反映路面的真实受力情况的, 还需要通过室内模拟试验对路面结构施加动载进行分析[1]。对于沥青加铺层路面结构反射裂缝防治的研究更是如此。反射裂缝是目前路面结构中较为突出和普遍的病害, 反射裂缝的出现和扩展会严重影响路面的使用性能和安全性能。反射裂缝一旦出现, 应尽快采取防治措施, 否则随着反射裂缝的扩大, 旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间的粘结力会因为雨水冲蚀等原因迅速降低, 从而破坏了路面结构的整体性。因此, 减缓沥青加铺层上反射裂缝的产生和扩展十分重要。

2 反射裂缝MTS疲劳对比试验

定义反射裂缝的产生条件:在进行MTS疲劳对比试验时, 当加铺层底部出现裂缝, 且裂缝的长度不小于5 cm, 宽度大于0.5 mm, 认为试件已经出现反射裂缝;定义反射裂缝扩展至沥青加铺层顶部的条件:当反射裂缝在沥青加铺层侧面出现并至少有一条扩展至试件顶部, 认为反射裂缝已经贯穿整个试件[2]。参考国内外旧水泥混凝土路面的典型加铺层结构, 选取五种路面类型进行反射裂缝MTS疲劳对比试验, 具体的结构类型见表1。

2.1 弯拉疲劳对比试验

沥青加铺层路面结构疲劳对比试验试件材料的选取, 采用C30水泥混凝土和AC-13沥青混凝土, 沥青选用盘锦90号沥青, 集料选用玄武岩, 将SBS热改性沥青撒布在旧水泥混凝土试件和沥青加铺层之间作为粘结层[3], 试验温度为常温 (25℃) 。AC-13沥青混合料主要技术指标见表2。

操作MTS疲劳试验机时, 通过控制应力对试件进行加载, 加载频率为10 Hz, 加载面积为 (0.1×0.04) m2。选取标准轴载0.7 MPa对试件施加应力, 即在试件上加载2.8 k N的力, 采用正弦波作为荷载波形[4], MTS疲劳试验机和试件破坏后裂缝形态如图1所示。

从图1可以看出, 反射裂缝产生于沥青加铺层底部水泥混凝土板接缝处, 且沿纵向向上延伸, 基本保持竖直。

采用两块厚度为5 cm的水泥混凝土试件作为旧路面结构, 将其在长度方向进行对接, 并预留1 cm缝隙作为水泥混凝土路面接缝[5], 在其上铺设5 cm厚的沥青加铺层, 制作成五组长为30 cm, 宽为10 cm的沥青加铺层路面结构疲劳对比试验试件。试验时放置2 cm厚的橡胶垫于试件下, 试件尺寸及加载方式如图2所示。

各组试件在疲劳试验机加载下反射裂缝产生和扩展至沥青加铺层顶部时的疲劳作用次数即各沥青加铺层路面结构初裂、终裂以及从初裂到终裂的平均疲劳作用次数如图3所示。

从各沥青加铺层路面结构初裂、终裂以及从初裂到终裂的平均加载次数反映出不同路面结构减缓反射裂缝的产生和扩展的效果优劣, 从图3可以看出, 设置应力吸收层的沥青加铺层路面结构对防治弯拉作用下产生的反射裂缝的效果比其他四种加铺层结构明显。应力吸收层低弹性模量的特性使其具备良好的拉伸性能和抗疲劳性能。区别于普通的沥青加铺层, 当旧水泥混凝土路面在车辆荷载作用下, 由于其接缝处产生的应力集中现象使得反射裂缝出现并不断向上扩展时, 应力吸收层能够吸收部分由此产生的应力, 从而有效地减缓了反射裂缝的产生和延伸。由弯拉型疲劳对比试验结果可知, 五种加铺层结构防治反射裂缝效果优劣的顺序为:应力吸收层加铺层结构>玻纤格栅加铺层结构>土工布加铺层结构>纤维沥青混凝土加铺层结构>普通沥青混凝土加铺层结构。

2.2 剪切疲劳对比试验

剪切疲劳对比试验采用表1中的五种加铺层结构, 仍采用在路面结构中加入SBS热沥青作为粘结方式。试验设备、试件材料及尺寸与弯拉疲劳对比试验一致, 仍采用应力控制作为MTS疲劳试验机加载方式, 与弯拉疲劳对比试验中加载大小、频率和波形一致。为了使试件承受剪切作用, 采用偏荷载对其进行加载[6], 试件尺寸及加载情况如图4所示。

各组试件在疲劳试验机加载下反射裂缝产生和扩展至沥青加铺层顶部时的疲劳作用次数即各沥青加铺层路面结构初裂、终裂以及从初裂到终裂的平均疲劳作用次数如图5所示。

由图5可知, 在剪切作用下, 应力吸收层加铺结构的初裂疲劳作用次数与其他四种加铺结构的初裂次数相当, 但其终裂疲劳作用次数和从初裂到终裂的平均疲劳作用次数要比其他四种加铺结构多很多, 设置应力吸收层的沥青加铺层路面结构减缓反射裂缝产生和扩展的效果比其他四种加铺层结构明显。

由剪切型疲劳对比试验结果可知, 五种加铺层结构防治反射裂缝效果优劣的顺序为:应力吸收层加铺层结构>玻纤格栅加铺层结构>纤维沥青混凝土加铺层结构>土工布加铺层结构>普通沥青混凝土加铺层结构。

3 结语

在弯拉应力与剪切应力作用下, 通过MTS疲劳试验机对五种不同的沥青加铺层路面结构减缓反射裂缝的产生和延伸的效果进行研究分析, 得出如下结论:

1) 在反射裂缝扩展过程中, 由于沥青加铺层中集料的强度远高于沥青混合料, 反射裂缝通常会沿着集料形成的纹路发展。

2) 在车辆荷载作用下, 旧水泥混凝土路面接缝处易产生应力集中现象, 扩展到沥青加铺层上的反射裂缝也较多出现在相应位置。

3) 无论在弯拉还是剪切作用下, 应力吸收层沥青路面结构防止反射裂缝的产生和扩展的效果比其他沥青加铺层路面结构明显。

摘要：通过疲劳试验, 分析了五种不同类型的沥青加铺层路面结构减缓反射裂缝的产生和延伸效果, 结果表明:在弯拉和剪切作用下, 应力吸收层沥青路面结构防反射裂缝的效果比其他四种路面结构明显。

关键词：路面结构,沥青面层,反射裂缝,疲劳试验

参考文献

[1]范艳莉.如何促进公路运输经济的发展探析[J].现代经济信息, 2013 (15) :190-201.

[2]赖用满.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构及材料性能研究[D].南京:东南大学, 2004.

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[4]郭芳.旧水泥混凝土路面沥青加铺层荷载剪切试验研究[D].长沙:长沙理工大学, 2007.

[5]吴志勇.缓裂沥青混合料设计研究[D].长沙:长沙理工大学, 2008.

裂缝暂堵转向重复压裂技术研究 篇11

1 暂堵转向压裂技术原理

暂堵转向压裂是在压裂过程中，通过加入化学暂堵剂，暂堵剂颗粒随压裂液进入井筒炮眼，部分进入地层中的裂缝或高渗透层。在炮眼处和高渗透带聚集产生高强度的滤饼桥堵，以暂堵老裂缝或高渗透层，从而形成高于裂缝破裂压力的压差值，使后续压裂液不能向裂缝和高渗透层带进入。在井底形成暂时高压区，从而使压裂液进入高应力区或新裂缝层，促使新裂缝的产生，打开新的泄油区，达到动用原裂缝未动用储量的目的，增加油气产量。

2 暂堵转向剂配方研究

2.1 有机单体加量对压裂转向剂性能影响

随着有机单体的增加，转向剂强度逐渐变小，韧性逐渐增强，综合考虑，有机单体加加量为20%-25%。

2.2 化学联接剂加量的影响

随着化学联接剂用量的增加，转向剂溶解率变化不大，转向剂的强度和韧性明显增强，综合考虑成本。确定化学联接剂加量为5%～8%。

2.3 引发剂加量的影响

随引发剂加量的增加，转向剂溶解速率呈下降趋势，这是因为引发剂的用量直接影响到聚合物的相对分子质量和自交联度，加量太少，反应速度慢，自交联度小，转向剂溶解速度增加。考虑现场施工，引发剂最佳加量在0.2%-0.3%为宜。

2.4 交联剂加量的影响

随交联剂加量的增加，转向剂溶解速率呈下降趋势，这是由于交联剂用量太少，聚合物未形成理想三维网状结构，宏观上水溶性较大；反之，聚合物的网格结构中交联点多，交联密度大，溶解速率降低。

为得出最优化配方，对暂堵剂各组分进行了正交试验，优化后的配方为：20%有机单体+5%化学联接剂+0.3%引发剂+0.1%交联剂。

3 暂堵转向剂性能评价

3.1 耐压强度实验

实验采用人造充填岩心的方法，通过使用岩心流动实验仪测定其突破压力，来确定暂堵剂的强度。

3.1.1 分散态突破压力测试

实验分别测试了模拟压实后为5.0、1.0、0.5、0.7cm厚度的突破压力。实验结果表明，模拟压实后滤饼厚度1.0cm以上，其分散态药剂可以通过二次交联形成封堵滤饼，其突破压力23MPa以上。模拟压实后滤饼厚度小于1.0cm，其分散态药剂不能有效形成封堵滤饼，并随着驱替不断溶解而流出。

3.1.2 预制胶结态突破压力测试

采用溶解后风干的方法。制成厚度为0.9cm和0.5cm厚度的药饼，进行了突破压力的测试。实验结果表明，该药剂一旦形成滤饼后，突破压力就很高，滤饼厚度达到或超过0.9cm就很难突破。

3.2 暂堵率实验

实验步骤为：①将岩心抽真空，饱和模拟地层水；②正向测岩心水相渗透率K1；③沿岩心轴向将岩心劈开，造1条人工裂缝。在裂缝面铺1层石英砂，模拟压裂裂缝并测定裂缝渗透率K2；④将配制好的暂堵剂体系正向驱人岩心，在80℃下放置12h，正向驱替测水相渗透率K3，求出暂堵率（Z=[（K2-K3）/K2×100%）。

实验表明，暂堵剂对不同渗透率、缝宽的岩心均可形成有效封堵，封堵率达98.6%以上。

3.3 水不溶物含量评价

压裂用暂堵剂水不溶物按下式计算：

S=（m²-m³）/W×100%

（1）

式中：S为压裂暂堵剂水不溶物含量，%；m2为水不溶物和离心管总质量，g；m3为离心管质量，g；W为50g溶液中压裂暂堵剂的质量，g。

在同一实验条件下，做平行实验，测定结果之差不大于0.5%时，取算术平均值作为最终结果。可以看出该堵剂具有良好的水溶性，水不溶物含量为0.9%，对地层污染小。

4 现场应用情况

累计试验7井次，从加入暂堵剂前后的施工压力看，平均破裂压力提高5.8MPa，说明暂堵剂有效封堵了原裂缝。为进一步验证是否发生转向，对其中4口井进行微地震监测，结果显示。新裂缝平均偏离老裂缝26.20。目前已累计增油9508 t，目前5口井仍继续有效，日增油15.4t/d。

5 结论

（1）暂堵转向剂的配方组成为20%有机单体+5%化学联接剂+0.3%引发剂+0.1%交联剂。

（2）研制的暂堵转向剂具有强度高、封堵率高、对地层污染小的特点，能够满足现场要求。

（3）现场应用表明，该技术能够使重复压裂缝偏离原老裂缝，动用原裂缝未动用储量，提高压裂增产效果。

参考文献：

[1]余东合.低渗透油藏重复压裂机理研究及现场应用[J].油气井测试，2008，17（2）：46-48.

[2]刘洪，赵金洲，胡永全，等.重复压裂造新缝力学机理研究[J].天然气工业，2004，12（4）：56-58.

[3]师国记，王东伟，等.利用转向压裂技术改善低渗油田注水开发效果[J].内蒙古石油化工，2008，（10）：358-360.

住宅顶层墙体裂缝的防治研究 篇12

1 住宅顶层墙体裂缝的成因分析

裂缝从类型上可分为温度裂缝和干缩裂缝, 住宅顶层墙体裂缝的产生可归结为以下几方面:

1.1 住宅顶层保温体系面层存在设计缺陷

(1) 外墙内保温构造设计存在的缺陷。内保温是将保温体系置于外墙内侧从而使内、外墙体分处于两个温度场, 建筑物结构受热应力的影响而始终处于不稳定的状态, 使结构寿命缩短。在相同气候条件下做内保温不仅比做外保温、甚至比不做保温时, 外墙与内部结构墙体的温差更大, 受外界各种作用力的影响更直接, 外墙更易遭受温差应力的破坏。

(2) 外墙外保温构造设计存在的不足。从有利于结构稳定性方面来说, 外保温具有明显的优势, 在可选择的情况下应首选外保温。但由于外保温体系被置于外墙外侧, 直接承受来自自然界的各种因素影响, 因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说, 置于保温层之上的抗裂防护层只有3~20mm, 且保温材料具有较大的热阻, 因此在得热量相同的情况下, 外保温抗裂防护层温度变化速度比无保温情况下主体外墙温度变化速度提高8~30倍。因此, 抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用。

(3) 内外保温混合做法的缺陷。该类做法往往是由于在施工中为了方便操作, 外保温施工操作方便的部位做外保温, 外保温施工操作不方便的部位做内保温, 结果造成整个建筑外墙内外保温混合使用。外保温做法使建筑物的结构墙体主要受室内温度的影响, 温度变化相对较小, 因而墙体处于相对稳定的温度场内, 产生的温差变形应力也相对较小;内保温做法使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响, 室外温度波动较大, 因而墙体处于相对不稳定的温度场内, 产生的温差变形应力相对较大。经年温差使结构发生形变产生裂缝, 从而缩短整个建筑的寿命。

1.2 钢筋混凝土现浇屋面和砖砌体的线胀缩系数相差大

钢筋混凝土现浇屋面和砖砌体的线膨胀系数分别为a1=10×10-6/℃和a2=5×10-6/℃。因而, 即使在相同温度下, 也会产生混凝土屋面相对于砖砌体的位移。由于砖砌体对混凝土现浇板梁位移的约束, 在砌体内部产生了剪应力和拉应力, 因结构端部的相对位移最大, 故端部产生的剪应力与拉应力也最大, 当该剪应力与拉应力大于砌体材料的抗剪强度和抗拉强度时, 就产生了上述的温度裂缝。

1.3 砌体房屋的收缩变形

粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。粘土砌块随含水率的增加而膨胀。在含水率降低时砖不会收缩。即这种膨胀不会因为在大气温度中变干而收缩。砖中的含水量取决于原材料的种类和烧制温度范围。当砖从窑中取出时尺寸最小, 然后随着含水率的增加而膨胀。当砖暴露在潮湿的空气中它开始膨胀, 在开始的几个星期内膨胀最大, 膨胀会以很低的速率持续几年, 砖的长期湿膨胀在0.0002和0.0009之间。

混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养生而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩, 砌干缩量因材料和成型质量而异, 并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下, 成型28天后, 混凝土砌块收缩趋于稳定。混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩, 稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短, 一般为15天左右。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度, 会出现收缩裂缝。收缩裂缝不是结构裂缝, 但它们破坏了墙体外观。

1.4 建筑物的设缝长度过大

建筑物的长度即伸缩缝、沉降缝或控制缝间距与温度裂缝、干缩裂缝和沉降裂缝的产生有很大关系。按照欧美规范, 如英国规范规定, 对粘土砖砌体的控制间距为10~15m, 对混凝土砌块砌体一般不因大于6m;美国混凝土协会 (ACI) 规定, 无筋砌体的最大控制缝间距为12~18m, 配筋砌体的控制缝间距不超过30m, 这些都远远小于我国砌体规范的规定。这也是按我国砌体规范的温度缝和有关抗裂构造措施不能消除墙体裂缝的一个重要原因。

1.5 施工不当

砖砌体的施工质量欠佳也是墙体开裂的一个重要因素, 砌筑砂浆强度达不到设计要求、灰缝砂浆不饱满、干砖上墙等都会导致墙体出现裂缝。

2 顶层墙体裂缝防治措施

防治顶层墙体裂缝是砌块建筑墙体裂缝的关键, 具体的防治措施如下:

2.1 增强屋面保温层的保温效果。

在屋顶隔热层设计中, 应适当加大隔热层厚度, 选择隔热性能好的隔热材料, 泡沫塑料-水泥砼屋面保温隔热层是综合泡沫塑料优良的绝热性能及水泥砼牢固耐久性而设计的。克服了现单纯水泥砼块隔热层夏季隔热效果差, 冬季热流失大的缺陷, 达到保温隔热效果好、受力均匀、牢固耐压、光洁美观、施工方便等优点。主要技术措施是利用泡沫塑料的绝热性能, 制成与各种需保温隔热的物相配套的泡沫塑料保温隔热块、盒、套、管, 用于建筑、生活领域, 对于标准较高的住宅, 还可采用双层隔热。

2.2 减小热胀冷缩系数差异。

比较简便的方法是顶层不采用砌块, 而采用多孔砖或其它粘土砖, 以此来减小墙体和屋顶材料的热胀冷缩系数差异, 提高抗剪能力。

2.3 缩短建筑物的设缝长度。

在设计中尽可能缩短建筑物的设缝长度, 顶层墙体材料的选择也不能按常规设计 (如顶层墙体一般采用MU7.5砖砌体和M5混合砂浆砌筑) 。实际设计时, 在端部应采用MU10砖砌体和M10混合砂浆砌筑, 以提高砌体的抗剪、抗拉强度。对于结构长度较长, 顶层墙体开洞较大等其它不利因素较多时, 还可在墙体内每高500毫米设置Фb4@60×60的钢筋网片。

2.4 屋面现浇混凝土的施工应尽量避开严寒和高温季节。

屋面现浇混凝土的施工应尽量避开严寒和高温季节, 并应严格按照施工规范进行, 防止砖混结构圈梁和构造柱混凝土强度等级普遍偏低的通病。调查表明, 建筑完工后, 不住人与住人的住宅相比, 不住人建筑更加容易产生裂缝。因此施工完成后, 如不是马上交付使用的话, 最好在顶层每一户型内开一扇窗子通风, 以减小温度裂缝的产生。

2.5 减少砼的收缩和干缩对屋面板的影响。

减少砼的收缩和干缩对屋面板的影响, 施工中严格控制砼的水灰比和水泥用量, 同时在屋面板中部设置了后浇带, 大大降低了由于现浇砼收缩和干缩产生的内应力, 降低屋面现浇砼的收缩影响。

摘要：针对住宅顶层墙体裂缝产生原因进行了系统分析, 总结出一些产生裂缝的原因以及减少裂缝的经验, 提出了控制顶层墙体裂缝防治措施。

关键词：住宅顶层,墙体裂缝,成因,防治

参考文献

[1]胡益民.现浇砼屋面住宅的顶层墙体裂缝控制设计[J].华中科技大学学报 (城市科学版) , 2002 (6) .

[2]肖亚明.砌体结构裂缝与控制问题研究综述.第三届全国工程学术会议论文集[C].1994.