Underground Injection Science and Technology, Volume 52 (Developments in Water Science) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science

作者:C-F. Tsang

出品人:

页数:730

译者:

出版时间:2006-12

价格:USD 280.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444520685

丛书系列:

图书标签:

Underground Injection
Waste Disposal
Water Science
Geology
Environmental Science
Petroleum Engineering
Reservoir Engineering
Hydrogeology
Contaminant Transport
Subsurface Flow

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具体描述

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Chapters by a distinguished group of international authors on various aspects of Underground Injection Science and Technology are organized into seven sections addressing specific topics of interest. In the first section the chapters focus on the history of deep underground injection as well regulatory issues, future trends and risk analysis. The next section contains ten chapters dealing with well testing and hydrologic modeling. Section 3, consisting of five chapters, addresses various aspects of the chemical processes affecting the fate of the waste in the subsurface environment. Consideration is given here to reactions between the waste and the geologic medium, and reactions that take place within the waste stream itself. The remaining four sections deal with experience relating to injection of, respectively, liquid wastes, liquid radioactive wastes in Russia, slurried solids, and compressed carbon dioxide. Chapters in Section 4, cover a diverse range of other issues concerning the injection of liquid wastes including two that deal with induced seismicity. In Section 5, Russian scientists have contributed several chapters revealing their knowledge and experience of the deep injection disposal of high-level radioactive liquid processing waste. Section 6 consists of five chapters that cover the technology surrounding the injection disposal of waste slurries. Among the materials considered are drilling wastes, bone meal, and biosolids. Finally, four chapters in Section 7 deal with questions relating to carbon dioxide sequestration in deep sedimentary aquifers. This subject is particularly topical as nations grapple with the problem of controlling the buildup of carbon dioxide in the atmosphere.

* Comprehensive coverage of the state of the art in underground injection science and technology * Emerging subsurface waste disposal technologies * International scope

深入解析地质工程前沿：钻探、注浆与环境修复技术本书汇集了当代地质工程、环境科学和土木工程领域最前沿的研究成果与实践经验，聚焦于地下空间开发、污染控制以及地质灾害防治中的关键技术——钻探（Drilling）、注浆（Grouting）和地下水资源管理。不同于侧重于特定化学过程或地下流体力学理论的专著，本书以技术应用和工程实施为核心，为工程师、研究人员及决策者提供一套全面、深入的知识体系。全书分为四大核心板块，共计二十章，层层递进，系统阐述了从基础理论到复杂现场应用的整个技术链条。 --- 第一部分：先进钻探技术与地层特性研究（Advanced Drilling Techniques and Subsurface Characterization）本部分深入探讨了现代钻探方法如何更高效、更精确地获取地下信息，并为后续的地下工程作业奠定基础。第一章：超深孔与定向钻进的精度控制本章详细分析了在复杂地质条件下，如高压、高温或破碎带中，实现数千米深孔钻进的技术挑战。重点介绍了新型金刚石和复合材料钻头的设计原理，以及随钻测量（MWD）和随钻测井（LWD）技术的最新进展，尤其关注如何利用实时数据优化钻进轨迹，确保注浆通道的精确布设。第二章：微创与非侵入式地层勘探本章转向低扰动勘探方法。讨论了探地雷达（GPR）在地层界限和空隙探测中的应用优化，特别是如何结合波形反演技术提高浅层地质结构的分辨率。同时，详细介绍了声波层析成像（Seismic Tomography）在大型工程场地地下介质均匀性评估中的优势。第三章：地下流体流动性状的现场测试本章聚焦于水文地质参数的现场获取。内容涵盖了多种先进的压水试验方法（如Lugeon试验的改进型）和长期抽水试验的解释模型。特别强调了如何通过多孔介质渗流理论，结合渗透率张量分析，来预测注浆材料在复杂裂隙岩体中的扩散路径。第四章：岩土体本构模型的现场校准本章探讨了如何将实验室获取的岩土体应力-应变数据，通过现场原位测试（如静载荷试验、板载荷试验）进行修正和验证。讨论了在软土、膨胀土和高边坡区域，采用粘塑性模型对钻孔稳定性及注浆孔结构寿命进行预测的实用方法。 --- 第二部分：高性能注浆材料与智能化配比（High-Performance Grouting Materials and Intelligent Proportioning）本部分是本书的核心，详细阐述了现代注浆技术如何通过材料科学的进步，解决传统注浆的局限性，实现对地下环境的精确控制。第五章：纳米技术在固化浆液中的应用本章深入研究了使用纳米级二氧化硅、碳酸钙等材料对水泥基浆液进行改性的效果。讨论了纳米颗粒如何显著降低浆液的粘度，提高其渗透能力，尤其适用于微裂隙填充和超细颗粒的固化。第六章：化学注浆材料的反应动力学与耐久性本章重点分析了化学注浆剂（如丙烯酸酯、硅酸盐类）在不同地层温度和pH值下的凝胶时间控制。通过动力学模型，指导工程师如何精确调控反应速率，避免浆液在管道内过早凝固或在目标区域扩散不足。第七章：膨胀型与自修复浆液的设计本章介绍了具有动态修复能力的智能材料。研究了掺入特定微胶囊或细菌孢子的浆液体系，探讨了它们在遇到后续水流侵蚀或应力破坏时，如何触发二次凝胶或产生碳酸钙沉淀，从而实现裂隙的长期自愈合。第八章：低扰动与环保型注浆替代品鉴于传统水泥基浆液的环境影响，本章探讨了基于粘土、矿渣、粉煤灰等工业副产品的绿色注浆材料。着重分析了这些替代材料在低渗透性土壤和近地表水体保护工程中的性能表现和环境兼容性。第九章：浆液扩散模型的数值模拟本章结合有限元和离散元方法，构建了浆液在非均质地层中的三维流动与固化过程模拟平台。内容包括如何将现场压力测试数据输入模型，以优化注浆压力和速率，预测浆液的最终覆盖范围和有效封堵厚度。 --- 第三部分：复杂地质环境下的注浆工程实施（Grouting Engineering in Complex Geological Environments）本部分将理论与实践紧密结合，聚焦于高难度工程中的具体注浆技术部署和质量控制。第十章：高水压与大流量环境下的封堵技术针对水库大坝基岩、隧道涌水区等高水压区域，本章详述了“超压注浆”和“快速反应注浆”的优化流程。讨论了如何使用高粘度或快速凝固的浆液，并采用多点同步注浆策略，以克服水力冲击对浆液渗透的影响。第十一章：软弱地层与冰土环境的加固注浆在松散砂层、淤泥质土或永久冻土区，加固的重点在于提高地基承载力和控制冻融循环下的位移。本章介绍了冷态注浆（如低温硅酸盐注浆）和冻结法辅助注浆技术的应用案例和参数控制标准。第十二章：活动断裂带与采空区的系统性治理针对地震活动带或大型地下采空区（如矿井、溶洞），本章提出了“分级注浆”的策略。通过大孔径、低压力的初始注浆填充空腔，再采用高强度浆液进行裂隙网络渗透填充，确保工程结构的长效稳定性。第十三章：注浆过程的实时质量监控与反馈质量控制是注浆成功的关键。本章系统介绍了基于物联网（IoT）的实时监测系统，包括对注浆压力、流量、浆液返回状态的连续记录。重点分析了如何通过超声波透射法（UPT）或电阻率层析成像（ERT）对已固化区域的密实度进行非侵入式评估。第十四章：钻孔与注浆孔的结构设计与耐久性本章关注注浆通道自身的工程可靠性。讨论了注浆管路材料的选择、防腐蚀措施，以及如何设计具有单向阀或可回收芯棒的注浆系统，以防止后续回灌或地层水对已固化区域的二次侵蚀。 --- 第四部分：地下污染修复与水资源可持续利用（Subsurface Contamination Remediation and Sustainable Water Management）本部分拓展了注浆与钻探技术在环境保护和水资源可持续开发中的前沿应用。第十五章：反应屏障技术（Reactive Barriers）的构建与评估本章详细阐述了如何利用渗透注浆技术，在地下水污染羽流路径上精确构建固态或液态反应屏障。研究了零价铁（ZVI）、活性炭等修复材料的浆液化技术，以及如何通过流场模拟优化屏障的拦截效率和寿命。第十六章：地下挥发性有机物（VOCs）的封堵与萃取针对石油烃、氯代烃等污染物的治理，本章探讨了高粘度、低渗透性的膨润土基浆液或泡沫封堵技术，以隔绝污染源与上层环境的接触。同时，结合优化钻井技术，实现了地下气相和液相污染物的协同萃取修复。第十七章：地热能开采中的井筒稳定与换热效率在地热系统中，钻井的深度和井壁的稳定性直接影响热能的提取效率。本章讨论了适用于高温高压地热井的特殊钻井液体系，以及如何通过高导热性注浆材料优化套管与岩体之间的热交换界面。第十八章：地下水回灌与地下水库（ASR）的防污染设计随着水资源短缺日益严重，人工回灌技术愈发重要。本章重点分析了回灌井的渗流堵塞（Scaling）机理，并介绍了通过精确钻孔和定制化防渗注浆技术，确保回灌水水质不被污染地层水影响，维持回灌系统的长期可持续运行。第十九章：复杂地下工程的长期健康监测与预警系统本章关注基础设施的长期安全性。介绍了基于光纤传感、分布式应变测量等技术，在隧道、地下厂房等结构中建立的早期预警网络。重点阐述了如何将监测到的地层变动数据与注浆固化区模型结合，预测潜在的结构风险。第二十章：国际工程标准与案例分析本书以一系列来自亚洲、欧洲和北美洲的标志性工程案例收尾。这些案例涵盖了大型水坝基础处理、城市深基坑支护、以及复杂油气田的注水/注浆封堵等。通过对比不同文化背景下的工程实践、规范差异及创新解决方案，为读者提供了广阔的国际视野。 --- 本书的撰写风格力求严谨、务实，避免晦涩的理论推导，而更侧重于“如何解决实际的工程问题”。书中配有大量的工程图示、现场照片和对比数据表格，旨在成为地下工程技术人员案头的必备参考手册。其内容深度和广度，确保了它能服务于从高级技师到资深研究员的各类专业人士。