裂缝研究 篇1
公路隧道在运营中常出现一些病害, 如:渗漏水、衬砌开裂、隧道冻害和衬砌腐蚀等, 其中最常见的病害是隧道衬砌开裂, 衬砌开裂是隧道出现衬砌渗漏水的主要原因, 而防水措施是连拱隧道中的一个难点, 因此对衬砌裂缝的产生过程和原因以及裂缝病害的特征研究显得十分重要。本文详细分析了西汉高速公路黄花岭双联拱隧道衬砌裂缝病害特征及裂缝产生的过程和原因, 并简单介绍了用碳纤维加固法对裂缝进行修补的施工工艺。
1 项目简介
西汉高速公路黄花岭双联拱隧道全长135米, 为整体式隧道, 隧道最大开挖宽度23.8米, 最大开挖高度10米。隧道进口4米, 出口3米, 进洞位置较差, 与山体呈30度斜交。一侧山势较高, 另一侧山势较低, 形成明显的自然偏压。隧道围岩为浅灰色花岗岩, 粗粒结构, 弱片麻状构造。其中:Ⅰ类围岩16米, Ⅱ围岩20米, Ⅲ围岩99米。围岩表层全风化成松散碎石土状全风化至全强风化层厚度较大, 对隧道稳定性影响较大。围岩中节理发育, 隧道附近发育一条断层, 与之平行的节理贯通性好, 规模大。裂隙水发育。施工中采用钻爆发施工, 初期支护为锚喷支护结合钢拱架施工, 二衬为45厘米C30钢筋混凝土, 中隔墙为1.6m厚C30钢筋混凝土。
2 裂缝的调查统计
该隧道的病害主要是衬砌裂缝, 可归纳为以下几种: (1) 隧道衬砌沿中隔墙施工缝出现环向裂缝; (2) 中隔墙沿施工缝出现竖向裂缝, 由于中隔墙的单元长为8m, 衬砌的单元长为10m, 两者变形不协调, 致使中隔墙开裂将衬砌拉裂, 裂缝沿环向延伸长度不一; (3) 隧道衬砌在拱肩两侧沿纵向出现较长裂缝, 裂缝遍布隧道全长, 有的裂缝从衬砌外部向衬砌内层倾斜延伸; (4) 隧道北出口有两处在衬砌与中隔墙结合部渗水; (5) 隧道北出口一字墙左侧渗水较多。对该隧道的调查以及统计得出如下的大致结果列于表1, 并示于图1中。纵向裂缝, 沿隧道纵轴展开, 基本呈水平状。主要有以下几种展布状态:平直 (基本成一直线) 、起伏 (基本直线, 细部有弯曲起伏) 、弧形 (呈弧形弯曲) 与分叉。环向裂缝, 垂直于隧道轴线沿隧道衬砌环向展开, 展布状态同纵向裂缝。本次调查中大部分的裂缝形状是弧形, 部分属于起伏形。斜向裂缝, 与隧道纵轴以及隧道横截面均有一定角度, 展布状态同纵向裂缝。调查结果示于表2与图2中。
3 连拱隧道衬砌裂缝产生的过程和原因分析
混凝土在外力作用下会产生内力和变形。当承受荷载较低时, 混凝土并不出现损坏迹象;当荷载逐渐增加到一定水平后, 混凝土表面出现许多小裂缝;当荷载继续增加, 这些裂缝会蔓延并贯通;当达到极限荷载时, 混凝土会产生最终破坏。试件在加荷载过程中, 裂缝的发展经历了裂缝微裂、临界扩展、失稳性断裂等几个阶段。隧道衬砌裂缝开展原因是复杂的、多方面的, 裂缝发展形式不同, 其产生的原因也不相同, 主要因素如下:
3.1 施工因素 (1) 平行于隧道衬砌环, 因施工质量与混凝土结构本身等因素出现裂缝。
(2) 受施工技术条件限制, 施工质量管理松弛和不善, 混凝土材料检验不力, 施工配合比控制不严, 水灰比过大, 混凝土捣实质量不佳, 拱部浇注间歇施工形成水平工作缝, 混凝土模板不平等因素, 修成的隧道衬砌在施工缝处产生裂缝, 以及衬砌混凝土表面产生蜂窝麻面等衬砌质量不良, 降低承载能力; (3) 施工测量放线发生差错、欠挖、模板拱架支撑变形、塌方等原因, 造成局部衬砌厚度偏薄或衬砌结构受力不对称, 降低了衬砌承载能力; (4) 由于施工方法和施工组织不当, 在施工过程中各工序紧跟不上不能及时成环, 如落中槽挖马口时拱部衬砌悬空段过长、支撑段长度过短, 支撑的稳固条件和强度不足, 都会造成不均匀沉降和拱脚内移, 常在拱顶和拱腰处出现裂缝; (5) 模筑混凝土衬砌拱背部位常出现拱顶衬砌与围岩不密贴的空隙, 不及时回填密实, 就形成拱腰承受围岩较大荷载, 拱顶在一定范围存在空载, 从而形成对拱部衬砌不利的“马鞍型”受力状态, 正是导致拱腰内移张裂、相应拱顶上移、内缘受挤压等常见病害产生的荷载条件。
3.2 设计因素 (1) 隧道施工工序问题:
现阶段的一般施工工序都是先易后难, 先修建山坡外的隧洞, 然后是修建山坡内的隧洞, 这样当修建完山坡外的隧洞再修建山坡内的隧洞时, 扰动产生的荷载都由中隔墙承担, 对中隔墙的受力不利, 所以中隔墙出的裂缝较多; (2) 因围岩级别划分不准、衬砌类型选择不当, 造成衬砌结构与围岩实际荷载不相适应而引起衬砌裂缝病害; (3) 隧道穿过偏压地段时, 没有采用偏压衬砌; (4) 隧道穿过断层破碎带、褶皱区等局部围岩松散压力或结构力较大的地段, 衬砌结构没有相应地采取加强措施; (5) 基底软弱和易风化围岩地段, 未设可靠防水设施, 混凝土铺底厚度及强度不足, 使得隧道发生不均匀沉降。
3.3 地质因素地质因素包括水的作用、复杂地质条件, 如地震
带、断裂带、滑坡及偏压等等, 是一些纵向裂缝和斜向裂缝产生的主要因素, 对隧道衬砌裂缝的产生有很大影响。纵向裂缝和斜向裂缝大多数出现在进出口处, 由偏压、滑坡、水的作用等造成的。
4 整治措施
碳纤维布粘贴施工工艺流程见图3
5 总结
本文详细的阐述了连拱隧道衬砌裂缝的特征及产生裂缝的过程和原因, 并根据衬砌裂缝的开裂程度与发展规律, 对隧道衬砌裂缝提出了合理的整治措施。
摘要：隧道工程中最常见的病害是隧道衬砌开裂, 衬砌开裂是隧道出现衬砌渗水的主要原因, 而防水措施是连拱隧道施工中的一个难点, 因此对衬砌裂缝产生的过程和原因以及裂缝病害的特征研究显得十分重要。
关键词：连拱隧道,衬砌裂缝
参考文献
[1]吴启勇.连拱隧道衬砌裂缝病害特征与处治技术研究.长安大学申请硕士学位论文, 2005.5.
裂缝研究 篇2
1储层构造裂缝预测研究的主要内容
1.1参数定量表征
对地下裂缝的空间发育特征进行定量预测,就必须先要明确表征裂缝发育程度的相关参数。裂缝参数的多少、裂缝参数值的高低,不仅在是否能够对裂缝发育进行全面描述这一方面起着非常关键的作用,也是建立裂缝数值模拟过程中的基础数据。地质体的岩石变形特征、力学性质以及受力状态在一定角度来说决定着裂缝参数的多少、裂缝参数值的高低,一般情况下主要通过观测获取这些参数,地质分析、统计等属于次要方法。
1.2空间分布预测
储层构造裂缝预测研究,并不是对某一两条裂缝进行研究,而是所有构造裂缝所构成的裂缝系进行研究,因为岩层内部的格式椭圆裂痕是随机分布的,所以当其处于一个应力场的作用下的时候,破裂形式、破裂方向取决于局部格氏裂痕、局部应力场的分布状况,但统一应力场仍控制着其优势方向。基于此,裂缝预测指的是裂缝系、裂缝群的优势发育方向、发育程度,主要包括:第一,裂缝含油气性;第二,裂缝区的渗透率、孔隙度;第三,裂缝的延伸方向、发育程度;第四,裂缝发育的层段、地区。
1.3裂缝识别与描述
对裂缝进行正确识别与描述,就必须从观察岩心开始,换一句话说,裂缝研究过程中,岩心描述属于一项基础性的工作。裂缝型油气储层具有影响因素多、非均质性强的主要特征,不同的储层,其裂缝成因也有所不同,这就在一定程度上给裂缝识别与描述增添了难度。裂缝识别与描述,需要对非构造裂缝、构造裂缝进行正确区分。在一般情况下来说,局部构造运动是形成构造裂缝的主要原因,其与地层力学特性、构造位置、构造样式等有着非常大的关联,方向性特征十分明显,裂缝面的擦痕较为常见,且具有稳定、延伸长的主要特征,主要分为挤压性裂缝、剪切裂缝、张性裂缝这三大类。在一般情况下,岩体的冷缩或膨胀是形成非构造裂缝的主要原因,像,变质收缩裂缝、异常压力裂缝、成岩裂缝等,此类裂缝具有下列几个特征:延伸短、规模小、裂缝面不平整以及分布杂乱等。此外,也要根据地质资料中的响应对构造裂缝进行正确认识和描述。 主要包括对裂缝发育地区、裂缝发育层段进行识别;对裂缝参数进行测量并计算;最后再确定裂缝的类型,并对裂缝的形成时期、影响因素以及成因进行分析。
2储层构造裂缝预测研究的主要方法
2.1地质学研究方法
在储层构造裂缝预测研究领域,地质学方法是一条基本途径。第一,应当以岩心裂缝的观测作为基础,并将构造特征当作入手点,对天然储层裂缝进行研究。主要包括区别人工缝与天然缝、测量岩层产状、岩心定向、分析裂缝发育和构造主曲率之间的关系;第二,上述工作完成之后,利用得到的基础地质数据,构建裂缝岩体力学模型,并通过构造应力场分析技术的有效利用,以应变能密度、岩石破裂准则为主要根据,进行裂缝定量化、裂缝方位表征;第三,根据岩心裂缝力学模型、实测数据, 并利用多元统计法,对裂缝参数空间分布规律进行预测,并构建裂缝参数与含油饱和度、渗透率、孔隙度的定量关系。
2.2应用地震裂缝预测技术
在一定程度上来说,地震裂缝预测技术是解决如何对储层岩体裂缝的分布范围、产状以及发育程度进行预测这一技术难题的关键所在。近年来,相关研究资料显示,由裂缝所诱发的各向异性在一定程度上影响着岩石的地震波传播特点,因此, 通过利用地震资料,识别、预测、表征地下裂缝的分布范围、密度以及走向,有着一定的可行性。叠后地震属性分析、转换波裂缝检测技术以及纵波方位各向异性这三种地震裂缝预测技术方法具有良好的实践价值,且相关实践也表明,其具有良好的应用效果,在裂缝型油气藏的勘探与开发过程中发挥着越来越重要的作用。
3结语
综上所述,就目前来说,储层构造裂缝预测研究尚处于探索阶段,裂缝参数定量表征、空间分布规律的研究等是油气勘探开发、石油地质学的一个重点。随着科学技术的发展,新方法、新技术的不断研发与应用,为促进储层构造裂缝预测研究的不断深入提供了技术支持。随着研究内容、研究方法的不断丰富,相信未来储层构造裂缝的研究会更加深入,对储层构造裂缝的了解与认识也将会不断完善。
参考文献
[1]鞠玮,侯贵廷,冯胜斌,赵文韬,张居增,尤源,詹彦,于璇.鄂尔多斯盆地庆城—合水地区延长组长6_3储层构造裂缝定量预测[J].地学前缘,2014,06:310-320.
[2]徐会永,冯建伟,葛玉荣.致密砂岩储层构造裂缝形成机制及定量预测研究进展[J].地质力学学报,2013,04:377-384.
裂缝研究 篇3
摘要：隧道工程中最常见的病害是隧道衬砌开裂，衬砌开裂是隧道出现衬砌渗水的主要原因，而防水措施是连拱隧道施工中的一个难点，因此对衬砌裂缝产生的过程和原因以及裂缝病害的特征研究显得十分重要。
关键词：连拱隧道 衬砌裂缝
0 引言
公路隧道在运营中常出现一些病害，如:渗漏水、衬砌开裂、隧道冻害和衬砌腐蚀等，其中最常见的病害是隧道衬砌开裂，衬砌开裂是隧道出现衬砌渗漏水的主要原因，而防水措施是连拱隧道中的一个难点，因此对衬砌裂缝的产生过程和原因以及裂缝病害的特征研究显得十分重要。本文详细分析了西汉高速公路黄花岭双联拱隧道衬砌裂缝病害特征及裂缝产生的过程和原因，并简单介绍了用碳纤维加固法对裂缝进行修补的施工工艺。
1 项目简介
西汉高速公路黄花岭双联拱隧道全长135米，为整体式隧道，隧道最大开挖宽度23.8米，最大开挖高度10米。隧道进口4米，出口3米，进洞位置较差，与山体呈30度斜交。一侧山势较高，另一侧山势较低，形成明显的自然偏压。隧道围岩为浅灰色花岗岩，粗粒结构，弱片麻状构造。其中：Ⅰ类围岩16米，Ⅱ围岩20米，Ⅲ围岩99米。围岩表层全风化成松散碎石土状全风化至全强风化层厚度较大，对隧道稳定性影响较大。围岩中节理发育，隧道附近发育一条断层，与之平行的节理贯通性好，规模大。裂隙水发育。施工中采用钻爆发施工，初期支护为锚喷支护结合钢拱架施工，二衬为45厘米C30钢筋混凝土，中隔墙为1.6m厚C30钢筋混凝土。
2 裂缝的调查统计
该隧道的病害主要是衬砌裂缝，可归纳为以下几种:①隧道衬砌沿中隔墙施工缝出现环向裂缝；②中隔墙沿施工缝出现竖向裂缝，由于中隔墙的单元长为8m，衬砌的单元长为10m，两者变形不协调，致使中隔墙开裂将衬砌拉裂，裂缝沿环向延伸长度不一；③隧道衬砌在拱肩两侧沿纵向出现较长裂缝，裂缝遍布隧道全长，有的裂缝从衬砌外部向衬砌内层倾斜延伸；④隧道北出口有两处在衬砌与中隔墙结合部渗水；⑤隧道北出口一字墙左侧渗水较多。对该隧道的调查以及统计得出如下的大致结果列于表1，并示于图1中。纵向裂缝，沿隧道纵轴展开，基本呈水平状。主要有以下几种展布状态:平直(基本成一直线)、起伏(基本直线，细部有弯曲起伏)、弧形(呈弧形弯曲)与分叉。环向裂缝，垂直于隧道轴线沿隧道衬砌环向展开，展布状态同纵向裂缝。本次调查中大部分的裂缝形状是弧形，部分属于起伏形。斜向裂缝，与隧道纵轴以及隧道横截面均有一定角度，展布状态同纵向裂缝。调查结果示于表2与图2中。
3 连拱隧道衬砌裂缝产生的过程和原因分析
混凝土在外力作用下会产生内力和变形。当承受荷载较低时，混凝土并不出现损坏迹象；当荷载逐渐增加到一定水平后，混凝土表面出现许多小裂缝；当荷载继续增加，这些裂缝会蔓延并贯通；当达到极限荷载时，混凝土会产生最终破坏。试件在加荷载过程中，裂缝的发展经历了裂缝微裂、临界扩展、失稳性断裂等几个阶段。隧道衬砌裂缝开展原因是复杂的、多方面的，裂缝发展形式不同，其产生的原因也不相同，主要因素如下:
3.1 施工因素 ①平行于隧道衬砌环，因施工质量与混凝土结构本身等因素出现裂缝。②受施工技术条件限制，施工质量管理松弛和不善，混凝土材料检验不力，施工配合比控制不严，水灰比过大，混凝土捣实质量不佳，拱部浇注间歇施工形成水平工作缝，混凝土模板不平等因素，修成的隧道衬砌在施工缝处产生裂缝，以及衬砌混凝土表面产生蜂窝麻面等衬砌质量不良，降低承载能力；③施工测量放线发生差错、欠挖、模板拱架支撑变形、塌方等原因，造成局部衬砌厚度偏薄或衬砌结构受力不对称，降低了衬砌承载能力；④由于施工方法和施工组织不当，在施工过程中各工序紧跟不上不能及时成环，如落中槽挖马口时拱部衬砌悬空段过长、支撑段长度过短，支撑的稳固条件和强度不足，都会造成不均匀沉降和拱脚内移，常在拱顶和拱腰处出现裂缝；⑤模筑混凝土衬砌拱背部位常出现拱顶衬砌与围岩不密贴的空隙，不及时回填密实，就形成拱腰承受围岩较大荷载，拱顶在一定范围存在空载，从而形成对拱部衬砌不利的“马鞍型”受力状态，正是导致拱腰内移张裂、相应拱顶上移、内缘受挤压等常见病害产生的荷载条件。
3.2 设计因素 ①隧道施工工序问题：现阶段的一般施工工序都是先易后难，先修建山坡外的隧洞，然后是修建山坡内的隧洞，这样当修建完山坡外的隧洞再修建山坡内的隧洞时，扰动产生的荷载都由中隔墙承担，对中隔墙的受力不利，所以中隔墙出的裂缝较多；②因围岩级别划分不准、衬砌类型选择不当，造成衬砌结构与围岩实际荷载不相适应而引起衬砌裂缝病害；③隧道穿过偏压地段时，没有采用偏压衬砌；④隧道穿过断层破碎带、褶皱区等局部围岩松散压力或结构力较大的地段，衬砌结构没有相应地采取加强措施；⑤基底软弱和易风化围岩地段，未设可靠防水设施，混凝土铺底厚度及强度不足，使得隧道发生不均匀沉降。
3.3 地质因素 地质因素包括水的作用、复杂地质条件，如地震带、断裂带、滑坡及偏压等等，是一些纵向裂缝和斜向裂缝产生的主要因素，对隧道衬砌裂缝的产生有很大影响。纵向裂缝和斜向裂缝大多数出现在进出口处，由偏压、滑坡、水的作用等造成的。
4 整治措施
碳纤维布粘贴施工工艺流程见图3
5 总结
本文详细的阐述了连拱隧道衬砌裂缝的特征及产生裂缝的过程和原因，并根据衬砌裂缝的开裂程度与发展规律，对隧道衬砌裂缝提出了合理的整治措施。
参考文献：
[1]吴启勇.连拱隧道衬砌裂缝病害特征与处治技术研究.长安大学申请硕士学位论文，2005.5.
公路沥青路面裂缝修补技术研究 篇4
摘要：本文主要就公路沥青路面裂缝的类型以及公路沥青路面裂缝修补技术进行了分析研究。
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，使用一段时间后被挤压出裂缝。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：
桥梁裂缝维修技术应用研究 篇5
关键词：桥梁,裂缝,维修
项目的具体状态。某个具体的混凝土连续桥。其在运行不足六年的时间之中就发生了很多的缝隙问题。
1 结合设计对缝隙问题处理
对于缝隙的修补。针对那些宽度低于零点二毫米的缝隙, 一般是使用封闭措施来处理。针对那些宽度超过这个数值的缝隙, 要按照压浆措施来处理。
2 处理缝隙需要的材料物质
宽度<0.2mm的裂缝、外露钢筋及其他混凝土表面缺陷修复采用聚合物水泥砂浆。宽度≥0.2mm的裂缝, 采用聚合物水泥注浆料进行修补, 其性能应满足表2-1要求。
注浆料与混凝土的正拉黏结强度 (Mpa) ≥2.5, 且为混凝土破坏所有胶黏剂必须按照《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22-2008第4.6.8条的要求, 对完全固化的胶粘剂, 具体的检测信息要合乎相关的检测级别规定以及国家强制性标准《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量》0818583-2008的要求, 经由毒性测试达标之后才可以使用。
3 实际方法
3.1 活动步骤
3.2 处理原则
3.2.1 对于那些宽度超过零点二毫米的, 要对其灌浆处理, 把液体放到结构之中, 以期实现封闭缝隙, 提升强度以及持久性等意义, 确保构件具有总体意义。
3.2.2 对于那些宽度低于零点二毫米的, 都要使用聚合物来对其表层进行闭合设置。
3.3 裂缝封闭
针对那些缝隙宽度控制在零点二毫米之内的缝隙要做封闭处理。结合不一样的状态, 在封闭之前的时候要对缝隙处设置v型槽, 然后用封缝材料将裂缝表面或V型槽封闭。对于那些封闭物质, 当其固化以后要确保缝隙封闭, 避免水汽进入到其中, 干扰到钢筋物质。采用环氧树脂胶泥进行裂缝封闭。具体措施:先在裂缝处理面涂一层环氧树脂基液, 后抹一层厚1mm左右、宽20～30mm的环氧树脂胶泥。在刮涂胶泥的时候要避免其中出现小孔隙, 要将其处理平整, 确保闭合是紧密的。
3.4 裂缝灌浆
使用化学灌浆措施来处理, 首先是使用粘结物质把结构组织汇聚为一个综合体, 确保其强度优秀。除此之外, 防止空气以及水分流到其中, 防止钢筋生锈, 提升结构的持久性和防渗性特点。
3.4.1 对于灌浆物质要确保其合乎如下的规定。
第一, 粘度较小, 有着优秀的可灌能力。第二, 固化之后的收缩性能优秀, 有着较高的抗渗意义。第三, 固化之后有着优秀的抗拉特点, 其粘结性优秀。第四, 其固化用时可以有效的调节, 灌浆活动很是便捷。第五, 液体应该是那些没有毒素的物质。
3.4.2 关于建设工艺
(1) 认真的检查并且标注缝隙。对于处理区域之中的缝隙要做好普查活动, 而且要分析其宽度以及长度等等的数值信息。 (2) 灌浆法施工。将裂缝构成一个密闭空腔, 有控制地预留进出口, 借助专用灌浆泵将浆液压入缝隙并使之填满。 (3) 灌浆前先对裂缝周边进行处理, 其处理方法为:用磨光机或钢丝刷等工具, 清理结构裂缝处混凝土表面的灰尘、白灰、浮渣及松散层等污物;然后再用毛刷蘸丙酮、酒精等有机溶液, 把裂缝两侧各20～30mm范围擦洗干净并保持干燥。 (4) 粘贴注浆口及封闭裂缝表面。要使用专门的粘结物质把浆口和缝隙处对其。对于注浆口之间的距离, 一般是根据裂缝长度及宽窄以30～40cm为宜, 通常对于那些宽缝隙可以不用设置的很紧密, 对于窄小的缝隙要设置的紧密一些, 而且所有的缝隙都要有最少一个的进浆口以及排气装置。要将其设置牢固, 而且要对中。在粘贴的时候要防止其堵塞, 确保压浆活动通畅。 (5) 裂缝表面封闭。确保缝隙之中有足够的浆液, 而且有非常好的压力, 最主要的是确保浆液不能够渗出, 要对那些已经设置好的缝隙的表层使用环氧胶泥沿裂缝走向均匀涂刷两遍进行封闭, 形成封闭带, 宽度约6cm。 (6) 压气试验。环氧封闭带硬化后, 要对其开展压气测试, 认真的分析封闭带是不是严密。将压缩气体通过进浆嘴充入裂缝内, 气压控制在0.2～0.4MPa, 这时候, 要在封闭带附近抹上一些肥皂水, 假如得知其周围有气泡的话, 就表示这个区域出现漏气现象, 要对其开展再次的设置, 在试验的时候要顺着缝隙从低端不断的朝着较高的方位设置。 (7) 灌浆操作。要从低处朝着高处设置。从低处开始, 另一端的灌浆嘴在排出裂缝内的气体后喷出浆液, 待喷出的浆液与压入的浆液浓度相同时, 此时就可以停止, 把灌浆最闭合。贯通缝须在一侧表面裂缝处进行封缝处理, 从另一表面进行灌缝。对于已灌浆的裂缝, 待浆液固化后将灌浆嘴拆除, 并将灌浆嘴处用环氧胶泥抹平。 (8) 质量检查。灌浆结束后, 应检查补强效果和质量, 发现缺陷应及时补救, 确保工程质量。
3.5 注意事项
3.5.1 当灌注水泥浆时, 灌注前要先向裂缝中灌注清水, 使混凝土缝面湿润, 以便水泥浆能与混凝土面有良好粘结和能够充分硬化。
3.5.2 在灌浆过程中应注意控制压力, 裂缝宽度较大的, 如果进浆通畅时, 压力宜控制在0.2MPa, 如果裂缝进浆不畅, 可把泵压控制在0.4MPa。
3.5.3 灌注的次序:对于水平裂缝, 宜由低端逐渐压向高端;对于竖向腹板裂缝由下向上逐渐压注;从一端开始压浆后, 另一端的灌浆嘴在排出裂缝内的气体后喷出浆液与压入的浆液浓度相同时, 可停止压浆, 在保持压力下封堵灌浆嘴。
3.5.4 贯通缝如果单面灌后另一面未见出浆, 可在另一面压灌一次。对于未贯通腹板缝必须见到邻近嘴喷浆。
3.5.5 为了保证灌浆质量, 一般在温度为20～25℃时施工。
3.6 验收原则
(1) 修补后的裂缝应能防止水渗入桥梁主体结构, 使预应力主体结构的耐久性得以保证。 (2) 裂缝修补强度和耐久性超过原桥面混凝土的性能。 (3) 表面处理尽量平整, 颜色尽量与原构件表面颜色一致。
4 结束语
正断层伴生裂缝物理模拟实验研究 篇6
随着我国陆上含油气盆地勘探程度的不断深入, 深部地层逐渐成为重要的勘探目标, 盆地深部由于压实强烈, 成岩程度高, 储层以低孔渗、特低孔渗为特征, 密集裂缝是高效油气储渗区的主要储存空间[1,2,3,4], 因此裂缝型油气藏成为深层勘探的重要部分。然而裂缝几何形态小、各向异性强, 准确预测裂缝的特征及分布范围有较大困难。为精确描述裂缝, 前人在各方向做了大量研究工作, 如地震属性分析、分形理论、有限元模拟等方法[5,6,7,8,9], 丰富了地层裂缝研究手段, 但有关断层伴生裂缝的实验研究还相对薄弱[10], 本文在进行大量正断层及其伴生裂缝形成过程物理模拟实验的基础上, 通过改变岩层厚度、断移速率、岩性、压实程度等参数, 讨论断层伴生裂缝发育的影响因素, 为地层中断层伴生裂缝定量预测提供依据。
1 实验原理
正断层是地质构造中常见的一种类型。断层形成后, 上盘相对下降, 下盘相对上升的断层称正断层。从理论上来说, 正断层既可以是张应力作用下形成的张破裂, 又可以是剪切应力作用下形成的剪破裂[11]。但从实际情况来看, 断层一般形成在地下围压很大的条件下, 在压应力作用下, 主要形成剪性破裂, 只有在张应力作用下才形成张性破裂;因此, 尽管岩石的抗张强度远小于抗剪强度, 但由于受环境围压条件的作用岩石中更多形成的是剪切破裂而不是张破裂[12], 断层面实际上为剪切面, 断层面倾角较陡, 通常在45°以上。在此情况下, 可能形成高角度或垂直的张裂缝以及平行于断层和与断层共轭的剪裂缝。
本次实验中将连续的地层在围压条件下受到剪切作用以产生断层, 分析伴生裂缝发育特征及分布规律, 改变地层成岩压力、岩性、厚度、断距、断移速率等参数, 研究正断层伴生缝形成条件。
2 实验装置
仓, 其大小为50cm×30cm×15cm, 将事先制好的地层放置其中 (图1b) , B盘固定不动, A盘在1、2号液压缸的作用下产生剪切力, 与B盘产生相对运动, 3、4号液压缸保证地层模型受到一定的围压, 装置中设有压力传感器Ⅰ (显示垂向压力) 、压力传感器Ⅱ (显示水平方向的围压) 、位移传感器Ⅰ (显示垂向位移) 及位移传感器Ⅱ (显示水平位移) , 实验操作均由控制系统控制, 实验的整个过程和现象可由摄像系统记录, 模型相似性参数见表1。
注:断移速率相似比表示实验断层活动速度/地层断层活动速度 (m/s) 。
3 实验现象及结果
通过改变模拟地层的成岩压力、岩性、厚度、断距、断移速率等参数, 进行了多次正断层及伴生缝形成模拟实验, 本文重点以砂泥岩互层条件下的实验现象予以描述分析。
砂泥互层实验中砂泥层厚度为 (2.2～5.8) cm, 泥岩层是在压强为3.33MPa的条件下预先制成, 含水率25%, 砂岩层是在泥岩层之间充填压实, 未胶结, 含水率约15%。
在1、2号缸施加液压作用下, A盘相对于B盘逐渐位移并在剪切带产生裂缝, 该过程大致可以分为3期。第1期为裂缝起始形成期、第2期为断层形成期、第3期断层塑性涂抹及裂缝稳定期 (图2a～f) 。
当地层受到剪切力作用时, 应力主要集中在两盘交界区域, 最初该区域的顶底端出现一系列的雁列式微小裂缝, 宽度小于1mm, 裂缝倾角陡, 多数大于80°, 伴有少量铲形裂缝。当断距增加2cm时, 裂缝逐渐增大并向下扩展, 通过裂缝间转换带连接成较大裂缝 (图2b) 。因为泥层压实程度较高 (成岩压力:3.3MPa) , 而纯石英砂层未胶结, 压实程度也低, 所以, 在剪切带附近泥层裂缝明显多于砂层。
当断距增加到4cm时, 砂泥层有明显位移, 剪切带中的裂缝穿越岩层并连通形成主断层, 裂缝数量稍有增加 (图2c) 。
当断距继续增大到大于6cm时, 地层位移更明显, 形成一条平直的断层面, 裂缝宽度有所增大, 但裂缝条数趋于稳定。细砂层因塑性而表现为沿断层面的涂抹作用。上盘下降过程中对下盘有个侧向挤压并出现高角度裂缝。 (图2c～f) 。
3 裂缝发育影响因素分析
改变模拟地层的成岩压力、岩性、厚度、断距、断移速率等参数后, 重复进行了上述正断层及伴生缝形成模拟实验, 实验结果发现这些因素对裂缝发育均有明显的控制作用。
3.1 层厚对裂缝发育的影响
岩层厚度是影响裂缝发育的重要方面。实践证明岩层厚度与裂缝具有良好的负相关性, 岩层厚度增加, 裂缝密度下降。实验中使用不同厚度的岩层填充实验仓进行断层及伴生裂缝形成实验。实验结果表明, 裂缝密度与层厚负相关性较好, 整体上随岩层厚度的增大而减少 (图3a) 。
岩层 (弹性体) 受力后要发生变形, 同时在其内部储存了应变能, 单位体积内的应变能称为“应变能密度”。应变能密度理论基于下面两个假设: (1) 裂缝的初始扩展方向沿着势能密度取得最大值的方向 (即应变能密度因子最小方向) ; (2) 当开裂方向上的应变能密度因子达到它的临界值时, 裂缝开始扩展。地层厚度越小, 应变能密度则越大, 从而产生更多的裂缝。
3.2 断移速率对裂缝发育的影响
地层裂缝是区域构造应力场作用的产物, 构造活动的强弱直接影响裂缝发育程度[13]。实验中采用断移速率表征构造运动强度, 通过改变错动速率研究裂缝与构造运动之间的关系。实验结果表明, 断移速率增大, 裂缝密度随之增大 (图3b) 。构造活动增强, 断层两侧应变能密度增强, 应变能密度梯度增大, 岩层更易破裂, 产生大量的微裂缝。
3.3 岩性对裂缝发育的影响
岩石类型对裂缝发育程度有较大影响。不同岩性的岩石成分、结构以及强度不同, 力学性质也存在较大的差异。斯麦霍夫 (1974) 通过大量统计分析表明, 脆性地层在构造活动中所发育的裂缝数目明显高于塑性地层, 本次大量模拟实验也证明了这一观点。
当泥层成岩压力大于砂层且砂层未胶结时, 泥层裂缝比砂层裂缝更为发育。但当砂层用水泥胶结时, 比泥层更具脆性, 这时砂层裂缝比泥层裂缝发育 (图3c) 。
塑性地层受力变形时, 组成岩体的基本颗粒的变形方式为晶间大位移滑动, 滑动完成后结构无破坏, 无明显破裂产生, 而脆性地层受力后颗粒发生较小晶间偏移即可引起结构不稳, 从而产生裂隙。塑性地层变形时, 颗粒间滑动的位移大, 消耗能量多, 剩余能量少, 不足以形成大范围裂缝。脆性地层变形时, 由于其弹性、塑性变形阶段短, 能量消耗小, 能量以较小的消耗向断层面两侧传递, 形成较大范围强应力区, 因此能在较大范围里产生密集的裂缝。
3.4 距断面距离对裂缝发育的影响
距断面距离对裂缝发育程度有显著影响, 由实验结果可以看出, 裂缝密度随距断面距离增大急剧减小 (图2、图3d) , 裂缝密集发育区主要位于靠近断层两侧的部位。
依据脆性断裂力学理论, 深埋岩石内部积累的弹性应变能释放率等于产生单位面积裂缝体表面所需的能量与克服围压的能量之和时岩石破裂。破裂释放的应变能包括两部分:一部分用来抵消新增裂缝表面积所需要的表面能量, 另一部分以弹性能形式释放。应力在靠近断层处集中, 远离断面应力值迅速降低减小, 因此裂缝密度随距断面距离增大而减小。
4 实验结论
断层伴生裂缝是重要的油气运移通道和储集空间类型, 可以通过物理模拟实验的方法模拟断层与其伴生裂缝形成过程、发育规律, 研究其控制因素。
(1) 裂缝的形成演化可以划分为3个阶段:第1期为裂缝起始形成期、第2期为断层形成期、第3期断层塑性涂抹及裂缝稳定期。
(2) 正断层伴生裂缝的分布明显地受断层位置的控制, 伴生裂缝主要发育于断层面两侧, 距离断层面越远, 裂缝密度变小, 其中上盘 (主动盘) 裂缝发育较下盘 (被动盘) 密集。
(3) 岩层厚度、断移速率、岩性变化、距断面距离等因素对裂缝发育均有一定的控制作用。
摘要：断层伴生裂缝是重要的油气运移通道和储集空间类型。实验室进行了正断层与其伴生裂缝形成的物理模拟实验。结果表明, 伴生裂缝主要发育于断层面两侧, 距离断层面越远, 裂缝密度变小, 其中上盘 (主动盘) 裂缝发育较下盘 (被动盘) 密集。裂缝的形成演化可以划分为3个阶段:①当断层断距较小时, 在断层顶底部应力集中区产生微裂缝;②随着断距增大, 沿断层面出现几组微裂缝, 同时裂缝的发育范围向断层两侧扩展;当断距增大到一定程度时, 剪切带中微裂缝扩展、连通形成大裂缝并发展成断层;③随着断距进一步增大, 断层面上形成塑性涂抹, 裂缝数量无明显增多。岩层厚度、断移速率、岩性变化、距断面距离等因素对裂缝发育均有一定的控制作用。
裂缝研究 篇7
衬砌裂缝作为隧道病害中最为危险的病害之一, 严重影响着隧道寿命和行车安全, 即使是很细微的裂缝在外载荷作用下由于疲劳效应使之不断扩展也可能会引起结构的进一步变形破坏、引起结构漏水、掉块等一系列重大病害[1]。因此, 定时检测和发现衬砌表面裂缝并跟踪裂缝扩展趋势, 对高速公路隧道安全运营、延长使用寿命、降低维护费用等方面有着不可替代的作用, 也是高速公路信息管理系统的需要。
目前国内公路隧道裂缝的检测方法主要以人工肉眼和人工仪器为主。前者主要在日常巡检中检测人员沿着隧道走, 用肉眼观察裂缝大小、形状和位置, 并做好相应记录。定期检测中主要通过人工仪器检测, 借助路灯车或升降平台将检测人员送至拱顶附近, 这种方法不仅工作效率低, 检测速度约为0.02km/h, 同时个人主观程度大、花费高、危险性大, 且需要交通管制, 更重要的是不能够对病害信息进行数据化管理, 无法得到裂缝等病害扩展趋势和速率[2]。面对公路隧道检测过程中的上述问题, 2015 年修订的《公路隧道养护技术规范》中规定隧道经常检查宜采用人工与信息化手段相结合的方式, 就是考虑了现有检测手段的缺点和快速智能检测方式的优点, 鼓励智能检测设备投入应用[3]。图像检测技术作为快速检测手段最主要的方式之一, 近年来得到广泛应用[4], 本文提出的快速检测装置即基于图像处理技术。
1 隧道裂缝快速检测装置整体设计方案
智能检测系统分为图像采集、图像处理和数据管理三个环节, 涉及的硬件主要在图像采集系统中, 该子系统采用机器视觉技术将采集系统 (数字相机、镜头、图像采集卡、数据存储器等) 、定位系统 (惯性导航装置、距离传感器、速度编码器等) 、照明系统 (高强度光源等) 、供电系统 (蓄电池等) 、多轴稳定平台集成于移动设备上, 形成一套载体式集成检测系统, 各部件的工作关系如图2所示。
快速检测装置在隧道中行驶, 光源发射器将恒定功率的辅助光照射至衬砌表面。工业相机和光源保持相对固定关系, 时刻接收衬砌表面图像, 将光信号转换成电信号, 再通过数据传输线将信号存储在计算机上。在公路隧道行驶中路面随机颠簸和系统自身震动会对图像接收过程产生影响, 进而降低图像采集质量, 不利于后期图像分析, 所以需要一套运动补偿系统来抵消系统的震动。由于检测装置在行驶过程中不能保持恒定速度, 相机触发频率需要与行驶速度保持恒定关系, 通过速度编码器来实现这个功能。
通常公路隧道为两车道, 检测装置在行驶过程中对靠近的半幅隧道轮廓进行画面采集。这种相机分布方式需要对同一个隧道进行两次画面采集, 但是能够有效避免全幅画面采集过程中被旁边车道超车时阻挡另一侧隧道表面的问题, 相机方位示意图如图3。
2 工业相机选型
工业相机作为整个硬件系统的核心部件, 直接关系着图像采集质量和精度, 工业相机按照不同感光芯片分为有CCD和CMOS两种[5]。CCD称为电荷耦合器件, 里面排列整齐的光电二极管能够感应光线, 把光信号转变成电信号。CMOS称为互补金属氧化物半导体, 将晶体管集成在电路板上来接收光信号。CCD图像传感器的像素集成度高、体积小、成像质量好, 但是相比于CMOS图像传感器价格昂贵, 在拥有高分辨率的时候行频较低, 拍摄速度会受到一定限制。
相机从感光单元的排列方式可以分为线阵和面阵两种, 线阵相机通常只有一行感光单元, 相对面阵相机制作简单、成本较低, 具有两行感光单元的可以对物体同一个部位拍摄两次, 通过相机内部算法求平均值后输出该部位的拍摄效果, 这样有效提高了拍摄的稳定性。面阵相机可以获得一幅完整的图像, 得到的数据量很大, 不是很适合进行高清画面采集, 同样不适用于隧道细微裂缝的拍摄。
公路隧道裂缝智能检测设备最主要的优势在于检测过程不需要交通管制, 检测速度需要达到高速公路车辆正常行驶速度, 目前我国规定隧道最高限速为80km/h即22.2m/s, 对于检测精度为1mm裂缝的目标相机拍摄行频需要达到22.2×103mm/1mm=22.2k。对于设计时速为120km/h的高速公路, 隧道净宽11m, 侧墙建筑限界高度为2.5m, 起拱线通常取1.6~1.7m, 最小起拱半径为
设计中起拱半径可以超过最小值约30cm, 则最大起拱半径为5.9m, 拍摄半幅画面的总视场为
设定裂缝检测精度为1mm, 检测过程中为了避免其他车辆从旁边超过时阻挡画面拍摄, 所以每次只对靠近检测车占用的行车道一侧的半幅隧道断面进行拍摄, 每拍摄一次需要的像素为
单个线阵相机分辨率通常为2k、4k、8k, 考虑到工控机主板PCI插槽最多为4 个, 相机个数不宜超过4 个, 在此我们选择3个分辨率为4k的线阵相机。满足分辨率和行频为4k和22.2k的相机有:DALSA公司生产的p2-4x-04K40-7 和p2-4x-04K40-10 两款CCD相机, 后者较前者有更大的像元尺寸和感光性, 具体参数见表2。
3 结语
分析了我国公路隧道建设状况和现有隧道检测技术之后, 提出了一套基于机器视觉技术的隧道裂缝快速检测方案, 阐述了检测装置的整体设计思路和工作原理, 详细介绍了硬件系统中各个构成部件的作用。相机作为整个系统的核心部件, 选型工作起着至关重要的作用, 对比了线阵和面阵相机的适用场合, 结合公路隧道结构断面、检测速度和检测精度计算了线阵相机的分辨率和行频, 选定了DALSA公司生产的p2-4x-04K40-10 型号。智能化和快速化检测养护手段为我国高速公路隧道检测提供了一种全新而高效的方式, 将会得到更加广泛的应用。
参考文献
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[4]张娟, 沙爱民, 孙朝云.数字图像处理在道路无损检测中的应用[J].山西交通科技, 2002 (6) :10-12.
裂缝暂堵转向重复压裂技术研究 篇8
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：
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[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.
裂缝研究 篇9
混凝土裂缝控制与施工技术研究及工程应用
如何控制混凝土裂缝是当前混凝土工程的一项重点和难点.本文针对混凝土产生裂缝的机理,提出预防混凝土裂缝的施工技术措施,进行合理的`施工设计防止有害裂缝的产生.
作 者：吴立明 作者单位：广东省建筑构件工程公司,广东,佛山,528248刊 名：城市建设与商业网点英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年，卷(期)：“”(24)分类号：关键词：混凝土 裂缝控制 施工设计 工程应用
路桥施工中的裂缝防治技术研究 篇10
关键词：路桥施工,裂缝原因,防治技术
随着我国社会经济的不断发展, 人们的生活水平不断提高, 同时也对生活质量也提出了更高的要求。为了给广大人民提供更好的生活环境, 近年来, 国家十分重视市政基础建设, 尤其是路桥工程更是获得了较大的发展。但是, 我们不得不注意这样一个现象:我国部分地区路桥施工中出现裂缝, 严重影响了路桥工程的质量, 也不利于维护人们的生命健康安全。下面, 笔者对路桥施工中裂缝出现的原因进行深入分析与探讨。
1 路桥施工中的裂缝出现的原因分析
结合自己的工作经验, 笔者将当前路桥施工中裂缝出现的原因总结为三类:地基基础变形形成的裂缝;施工材料质量差引起的混凝土裂缝;温度变化引起的裂缝。
1.1 地基基础变形形成的裂缝
地基基础变形很容易导致混凝土的桥梁结构产生裂缝。如果施工过程中基础竖向不均匀或者水平方向发生位移, 混凝土结构所承受的应力将会极大地超过混凝土结构本身的抗拉能力, 导致混凝土裂缝的产生。一般来说, 地基基础变形的原因有以下几种:第一, 施工前期地基勘察的精度不准, 并未对地基的承载力形成明确的认识;第二, 地基差异较大, 混凝土结构的负荷差异太大;部分施工地点地质情况基本相同, 但是各部分基础承受的负荷不同, 地基容易出现不均匀沉降;路桥基础处于活动断层、滑坡体等位置时, 容易形成不均匀沉降。
1.2 施工材料质量差引起的混凝土裂缝
作为施工过程中的主导因素, 各种施工材料的质量将会对工程质量产生十分重要的影响。稍有不慎, 就会引发混凝土裂缝。从水泥方面来说, 如果水泥的安定性不合理, 其中氧化钙的含量超标, 或者水泥的含碱量较高时, 就会产生裂缝;从砂石等骨料来说, 如果砂石的粒径过小、空隙率过大, 也会影响混凝土的强度, 使混凝土收缩过大;而从混凝土的外加剂来说, 如果拌合物或外加剂中的氯化物过高, 则会导致钢筋锈蚀, 进而形成裂缝。
1.3 温度变化引起的裂缝
众所周知, 混凝土具有热胀冷缩的性质, 也就是说当外部环境的温度发生变化时, 混凝土也会相应地发生变形。一旦这种变形的程度超过混凝土机构的承受能力, 混凝土表面就会形成裂缝。就路桥工程来说, 温度变化能够造成路桥施工裂缝的情况有以下几类:第一, 年温差较大的情况下容易出现裂缝;第二, 强光日晒下容易产生裂缝;第三, 骤然降温情况下, 混凝土内外产生温差梯度导致裂缝;第四, 冬季施工不当容易产生裂缝。
当然除了上面所提到的几个方面之外, 导致路桥施工裂缝的原因还有很多。相关人员必须从实际情况出发, 实事求是, 找出裂缝的根本原因。
2 防治路桥施工裂缝的技术分析
随着社会经济的不断发展, 路桥施工企业也面临着较为严峻的市场竞争。为了提高自己的经济利润, 在激烈的行业竞争中占据主动地位, 各个路桥施工企业纷纷采取各种积极措施。防止路桥施工裂缝, 提高路桥工程的质量是当前我国路桥施工企业面临的重要任务之一。结合上面提到的路桥施工裂缝出现的原因, 笔者对防治路桥工程施工裂缝的措施进行了深入分析。下面, 笔者将对这些主要措施进行一一阐述。
2.1 做好地基基础施工
地基是所有工程的重要基础, 地基基础施工工作做不好, 整个工程的质量就难以保证。而施工裂缝则是地基基础施工不合理的重要表现之一。因此, 各个企业必须十分注意地基基础的施工工作。首先, 在施工之前, 相关人员必须加强对路桥工程施工地点的实地考察工作, 充分了解当地地基的承载力, 而后分析工程不同地点的承载力。其次, 结合施工方案等, 计算路桥结构的荷载, 看承受荷载是否已经超过了地基的最大承受力。再次, 要根据施工现场的地点, 不断调整和优化施工方案, 防止因地基过大导致的工程裂缝。总之, 在路桥施工之前, 企业必须做好相应的准备工作, 在地基承载范围之内展开各项工作。
2.2 优选材料, 提高混凝土的抗拉强度
正如上面所提到的, 材料是路桥施工中发挥关键作用的因素, 其质量的高低将会对工程质量等产生十分重要的影响。因此, 施工企业必须优选材料, 努力提高混凝土的抗拉强度。首先, 在材料选择方面, 工作人员要严格按照工程的要求, 对市面上流通的材料的特性进行充分了解, 选择抗裂性较好的材料。其次, 要按照标准要求进行材料的配比, 保证含砂率、水灰比等合理得当, 同时要合理使用外加剂, 保证用量合理, 努力提高混凝土的抗拉强度。再次, 为了保证施工材料拌合均匀得当, 施工企业要引进各种机械设备, 既提高了工作效率, 又减轻了施工人员的负担, 有利于促进路桥工程施工向着现代化、专业化以及技术化的方向发展。
2.3 做好路桥施工的养护工作
首先, 在施工结束之后, 工作人员应该尽早开展路桥工程的养护工作, 如新浇筑的混混凝土表面成形或者表面的水膜消失之后就可以进行养护。这就要求施工人员必须注意养护时间, 不能过早也不能过晚。其次, 工作人员要十分注意, 在采用湿养生法进行养护工作时, 最好用湿的草袋将所有的地方覆盖, 并定期对其喷水保湿处理。一般来说, 路桥工程的养护期为2周左右, 但也不尽然, 应该具体问题具体分析。再次, 要注意不同季节的路桥工程施工。在非雨季或者冬季施工时, 可以尽量采用喷塑养护的方法, 这样既可以减少水分的蒸发, 又能起到保温的作用。而在夏季施工时, 为了防止混凝土工程中产生温度梯度现象, 工作人员可以对混凝土进行适当地湿水降温或者在铺设的塑料薄膜上涂一层石灰浆, 以降低混凝土的内部温度。对于高温炎热的天气, 在施工之前, 要对所有的砂石等原材料进行喷水湿润, 防止施工裂缝。冬季施工还要做好挡风的准备等。
另外, 为了进一步避免各种施工裂缝, 各个路桥施工企业还应该成立专门的工程施工质量监督检查小组, 深入施工现场, 严格把控施工过程中的每个环节, 确保施工合理得当。一旦发现违规行为, 应立即指出, 并采取合理的应对措施。这就需要所有的质量监督小组成员熟悉工程设计方案及工程施工的各项要求, 以积极认真的态度投入工作过程。
3 总结
作为一项利国利民的行业, 路桥工程的建设从某种程度上就代表着国家的经济发展水平, 是国家形象的重要代表。因此, 我们必须十分重视路桥工程建设, 严格按照工程建设的相关规范, 努力提高施工技术, 尽量避免裂缝等现象的出现。路桥施工中裂缝的防治工作是一项系统工程, 其工程量较大、工序复杂, 参与人员数量较多。因此, 该项工作不是一朝一夕就能完成的, 它需要工程建设中各个主体的配合, 才能实现“优质、节能、高效”的根本目标。相信未来, 我国路桥工程的质量一定会大有提升, 交通事业发展一定能“更是一层楼”。
参考文献
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