砂地层孔径分析及其对泥浆在地层中渗透性的影响

来源：中国血液净化杂志2020年第3期北京时间：

作者：闵凡路, 吕焕杰, 宋帮红, 王义盛, 宋航标, 刘来仓

单位：1. 河海大学 土木与交通学院, 江苏 南京 210098;2. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点试验室, 江苏 南京 210098;3. 中交隧道工程局有限公司, 北京 100102;4. 列日大学 城市与环境工程学院, 列日 列日 4000"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51778213); Fundamental Research Funds for Central Universities (B2002073)

摘要：为明确砂地层孔径分布特征及其对泥浆在地层中渗透的影响，采用压汞试验对5组均一粒径的砂地层孔径进行实测，并参考谢拉德等计算砂砾料滤层孔径的方法，基于等直圆管对砂地层孔径计算方法进行改进。同时配制9组不同性质的泥浆在不同孔径的砂地层中开展泥浆渗透试验，依据渗透试验结果讨论地层平均孔径与泥浆颗粒粒径之间的对应关系。以泥浆在砂地层中形成泥皮+渗透带的渗透试验为例，通过测试泥浆在地层中渗透流量的变化，并计算地层渗透系数的变化分析砂地层孔径对泥浆在地层中渗透的影响。研究结果表明：基于等直圆管进行计算的地层平均孔径与压汞法实测的孔径结果相符，即为地层中频率最大的孔隙的孔径；该计算方法考虑了对达西定律中渗透流速和渗径的调整，适用于颗粒粒径较为均匀，孔径较为单一的砂地层；泥浆在高渗透性地层发生渗透时，地层孔径越大，形成泥皮或泥皮+渗透带所需泥浆颗粒的粒径越大，地层孔径大小直接决定了通过孔隙的泥浆颗粒的粒径大小；渗入地层孔隙中的泥浆颗粒在地层中形成稳定淤堵，改变了地层的物理结构，降低了地层的渗透性，阻碍了泥浆的渗透过程；地层孔径与泥浆颗粒粒径之间的对应关系是影响泥浆渗透结果的关键因素。

关键词：隧道工程,砂地层,压汞试验,泥浆渗透,地层孔径,颗粒粒径

基金资助：国家自然科学基金项目（51778213）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（B200202073）