川中红色砂泥岩岩石力学特性研究

对川中白垩系、侏罗系的泥岩、砂岩、泥质粉砂岩的抗压强度进行统计分析 ,得出红层岩石作为地基时抗压强度的范围值供设计参考 ,对泥岩、砂岩的其他力学性质进行了评价。     

砂岩强度的估算研究及应用——以南水北调中线安阳段为例

为了获得合理的施工设计岩石强度参考值,以南水北调安阳段砂岩为例开展了3种岩石强度估算方法的研究:1)引进标准条件下风钎钻进时间作为指标来估算岩石的单轴抗压强度;2)收集已有成果给出利用波速估算岩石单轴抗压强度的公式;3)根据试验数据拟合出安阳地区点荷载强度与岩石单轴抗压强度间的经验关系式。通过上述方法得到了3种不同的岩石强度估算公式,并以AY33+600为例,综合利用所得公式进行了砂岩强度估算,发现这3种方法吻合度很高,且与砂岩室内试验强度值间的误差为2%~9%。上述公式在安阳段的应用解决了原设计方案中围岩分级不准的问题。     

循环冻融对冻土路基护坡块石物理力学特性的影响

选用铺设于青藏铁路护坡、护道的碎屑岩、泥岩和砂岩3种岩石进行循环冻融试验。研究了在循环冻融条件下的破坏方式,并通过RSM-SY5数字声波仪对岩石进行超声波无损检测;根据不同冻融周期超声波波速变化,计算分析了循环冻融对岩石物理力学特性的影响;通过单轴压缩试验,得到岩石抗压强度随循环冻融次数变化的规律。研究结果表明：3种岩石在循环冻融条件下具有不同的表观破坏方式,碎屑岩破坏最严重,表面不同程度地出现了轴向和环向裂纹;其次是泥岩,一条近似“几”字型的裂纹出现在泥岩表面,且裂纹发展较快;砂岩表观破坏最轻微,仅有1条细而短的裂隙发育在表面;在30个循环冻融周期内,泥岩和砂岩几乎无质量变化,而碎屑岩由于岩屑掉落而质量减轻不到1%;3种岩石的弹性模量、刚性模量、体积模量、泊松比等力学特性随着循环冻融次数增加而下降,且泊松比出现负值,揭示了循环冻融对岩石材料特性的深层次破坏;岩石抗压强度也随着循环冻融周期呈现下降趋势     

超临界CO2作用下页岩力学特性损伤的试验研究

随着社会对清洁能源的需求不断扩大,超临界CO2强化页岩气开发技术受到广泛关注。为研究超临界CO2对页岩力学特性的影响,将四川盆地志留系龙马溪组页岩作为研究对象,对其进行不同浸泡时间条件下的超临界CO2浸泡试验,并通过劈裂试验和三轴压缩试验,获得浸泡前后页岩强度与变形的变化规律,进而结合SEM、XRD等系列页岩微观测试,初步探讨超临界CO2与页岩的相互作用机制。研究结果表明：超临界CO2浸泡后页岩的抗拉强度、三轴抗压强度、弹性模量均出现不同程度的下降,而随浸泡时间的加长,页岩强度的损失量增大。初步分析表明：在超临界CO2作用下,一方面改变了页岩的颗粒骨架和孔隙结构,另一方面改变了页岩的矿物成分组成,降低页岩岩石颗粒间的胶结程度,从而劣化页岩的力学性质。     

TBM施工隧道岩石耐磨性与力学强度相关性研究

结合TBM施工隧道岩石耐磨性试验和岩石力学强度试验,获得岩石的耐磨值与各力学强度值;采用回归分析方法建立了岩石耐磨性与岩石各力学强度指标之间的相关关系数学模型。研究结果表明,岩石耐磨值与抗压强度、抗拉强度、粘聚力、点荷载强度呈指数函数关系,与内摩擦角呈对数函数关系,两者之间呈正相关关系。     

高钙粉煤灰固化重金属污染土的工程性质试验研究

高钙粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废物,其堆放不仅需占用大量土地,而且对周围环境存在严重威胁。通过系统的室内试验,着重研究了高钙粉煤灰固化铅与锌污染土的工程性质,揭示了其作用机制,探讨了利用高钙粉煤灰固化重金属污染土的可行性。试验结果表明,土体受到重金属离子污染后其无侧限抗压强度降低,掺入高钙粉煤灰可提高土体强度,并能抑制重金属离子的滤出;污染物浓度较低时,固化污染土中的Pb2+和Zn2+均能得到有效固化,污染物浓度较高时,Zn2+的固化效果优于Pb2+。干湿循环试验结果表明,高钙粉煤灰固化污染土的强度随干湿循环次数的增加,先增大后减小;固化土体中重金属离子浓度较低时,滤出液中金属离子浓度随干湿循环次数增加而增大;重金属离子浓度较高时,滤出液中金属离子浓度基本保持不变。     

三种红层岩石常规三轴压缩下的强度与变形特性研究

利用MTS815Teststar程控伺服岩石力学试验系统研究了川东地区一红层边坡中的砂岩、粉砂岩和泥岩围压为03MPa的应力-应变全过程曲线,建立了峰值强度、峰值强度前弹性模量以及峰值强度后的弹性模量和围压的关系。将低围压下红层的全应力-应变曲线概化成5个阶段,分别为压密段、弹性段、屈服段、应变软化段和塑性流动阶段。试验结果得出,红层弹性模量随围压的增加而提高且变化明显,砂岩和粉砂岩在此围压内为脆性破坏,泥岩为塑性破坏的规律。     

渝东北地区龙马溪组页岩吸水特性及对其力学性质的影响

页岩中含有一定量的黏土矿物，在与水基压裂液接触后会表现出与泥岩相同的膨胀特性和强度弱化效应，进而引起套管外载增加，在页岩储层压裂过程中套管出现不同程度的变形问题。以渝东北地区龙马溪组页岩为研究对象，开展不同溶液体系下页岩的自吸、膨胀特性物理实验，分析页岩水化对其岩石力学特性的影响。结果表明:页岩吸水量与时间呈对数递增关系，在不同溶液体系中，吸水量大小表现为蒸馏水 > 地层水 > 滑溜水，含有减阻剂浓度小的滑溜水体系更利于减弱页岩的吸水能力；页岩膨胀率与时间呈逐渐增长趋势，黏土矿物含量、围压和溶液体系对页岩膨胀率影响明显，相对于黏土含量，围压对膨胀率影响更加明显，页岩在溶液体系中的膨胀性能表现为蒸馏水 > 地层水 > 滑溜水；页岩的抗压强度和弹性模量都随着水化时间的增加整体呈线性递减规律。研究结果对完井过程套管强度设计具有一定的指导意义。      

基于P波模量的岩石单轴抗压强度预测

传统获取岩石单轴抗压强度参数需要钻进取样、加工制作等严格的试验步骤,需要建立一种参数易于获取且准确的岩石单轴抗压强度预测公式。基于岩石物理力学参数的内在联系,建立了岩石单轴抗压强度与岩石P波模量的关系式。根据英安斑岩和页岩两种岩石的干密度、P波速度及单轴抗压强度的测试数据,采用线性拟合的方法建立了岩石基于P波模量的单轴抗压强度预测公式,并采用统计检验的方法对上述预测公式与传统基于P波速度的预测公式进行了对比分析。结果表明,所建立的强度预测通式简单、精度高,模量容易获取,具有很强的实用性。     

基于P波模量的岩石单轴抗压强度预测EI北大核心CSCD

传统获取岩石单轴抗压强度参数需要钻进取样、加工制作等严格的试验步骤,需要建立一种参数易于获取且准确的岩石单轴抗压强度预测公式。基于岩石物理力学参数的内在联系,建立了岩石单轴抗压强度与岩石P波模量的关系式。根据英安斑岩和页岩两种岩石的干密度、P波速度及单轴抗压强度的测试数据,采用线性拟合的方法建立了岩石基于P波模量的单轴抗压强度预测公式,并采用统计检验的方法对上述预测公式与传统基于P波速度的预测公式进行了对比分析。结果表明,所建立的强度预测通式简单、精度高,模量容易获取,具有很强的实用性。     

MICP技术联合多孔硅吸附材料对锌铅复合污染土固化/稳定化修复的试验研究

近年来,工业和科技的快速发展使得重金属污染土固化/稳定化的修复研究成为热点。运用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合吸附材料对锌铅复合重金属污染土进行固化/稳定化的修复,通过无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,评价处理前后污染土的固化效果与重金属的稳定化效果,结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等检测手段,揭示MICP技术处理锌铅重金属污染土的修复机制。研究结果表明,采用MICP技术对锌铅重金属污染土进行固化/稳定化之后,可以有效降低污染土中有害重金属的浸出性。当矿化时间为10d时,试样无侧限抗压强度为942.5k Pa;铅的浸出浓度为4.20mg/L,比未处理时降低了44.81%;锌的浸出浓度为4.31mg/L,比未处理时降低了46.19%,效果显著。在此基础上,添加10%的多孔硅吸附材料后,试样无侧限抗压强度可达到1 021 kPa,强度提高了8.3%;铅的浸出浓度为2.45mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了67.81%,与单纯MICP方法处理时相比,铅浸出浓度被二次降低了41.67%;锌的浸出浓度仅为2.93 mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了63.4%,与单纯...     

CaO对钙矾石固化/稳定化重金属铅污染土的影响

为研究CaO的赋存形态及含量对钙矾石固化/稳定化重金属铅污染土效果的影响,采用高铝水泥提供AlO2-,纯石膏或磷石膏提供SO42-,高铝水泥、石膏、普通硅酸盐水泥或生石灰提供CaO,制备不同组分固化剂配比的固化土,测试试样强度和孔隙溶液pH值等宏观物理力学指标,通过醋酸缓冲溶液法测试试样的铅溶出量,对比分析不同固化剂固化土的矿物成分与微观结构特征。结果表明,钙矾石固化/稳定化重金属铅污染土效果显著;钙矾石对孔隙的填充作用带来的增强效果不能代替水化硅酸钙胶结土颗粒的胶结作用,普通硅酸盐水泥对试样的强度更有利,但其后期强度增幅不大,而生石灰有利于固化土强度的持续增长;生石灰较普通硅酸盐水泥对钙矾石的形成、稳定和重金属Pb2+的固化/稳定化更有利;磷石膏和纯石膏对试样的pH值、无侧限抗压强度及钙矾石固化/稳定化重金属Pb2+的效果影响较小;固化土体微观结构特征表明,CaO含量对钙矾石生成形态及作用效果影响显著。当CaO含量较低时,早期生成的钙矾石将向单硫型硫铝酸钙转化。研究成果可丰富重金属污染场地原位处理技术,具有重要的理论意义和工程应用价值。     

泥岩含量对昔格达土填料路用性质的影响研究

为研究泥岩含量对昔格达土混合填料路用性质的影响,对不同泥岩含量的混合料进行重型击实、无侧限抗压强度、CBR及回弹模量试验。试验结果表明:随机混合料的最优含水率与最大干密度除受泥岩颗粒粒径、含水量及泥岩含量的影响外,主要取决于混合料中泥质粉砂岩的含量;昔格达土人工混合料室内击实结果与实际的天然随机混合料的击实结果存在显著差异,应根据实际工程混合填料中泥岩含量、含水量、板结程度及团块状泥岩量等对混合料最大干密度和最优含水量进行动态取值。当泥岩含量（质量分数) 低于65%时,混合料无侧限抗压强度随泥岩含量增加而线性增大,当泥岩含量大于65%后混合料无侧限抗压强度随泥岩含量增加而减小;混合料回弹模量值随泥岩含量的增加而增大;通过对泥岩含量与CBR值间的多项式回归分析,建立了混合料CBR值与泥岩含量的多项式回归方程,两者间相关性良好。     

重金属工业污染场地固化/稳定处理研究进展

目前在发达国家,固化/稳定处理技术已被广泛应用在重金属工业污染场地的修复工程中,而在国内则不多见。通过文献回顾,对重金属-土-胶结物的相互作用机制进行了综述,对比了各种标准淋滤试验参数,总结了国内外对固化重金属污染土性能的评价标准。同时论述了固化污染土的无侧限抗压强度的影响因素,并归纳了有关固化污染土溶出特性、耐久性及长期性状的国内外研究成果。针对国内已有研究现状,建议在制定国内重金属工业污染土修复技术标准时,需要明确固化污染土的最小强度要求,并制定相应的动态和半动态淋滤试验规范。     

土壤聚合物对几种重金属离子固化效果的研究

土壤聚合物是一种新型的无机聚合物,其分子链由Si、O、Al等以共价键或离子键连接而成,形成网络结构,对重金属有较强的固定作用.本文试图利用土壤聚合物固化铜、锌、铅三种重金属离子,实现资源化利用.实验以固化体抗压强度和浸出毒性作为性能表征量,结果表明:土壤聚合物对不同重金属的固化有各自的极限浓度,Cu2 、Zn2 、Pb2 的理想固化量分别为0.9%、1%、2%;若固化过程中添加一定量的高炉矿渣,则可以提高固化体的抗压强度.本文通过土壤聚合物固化体SEM分析,从固化体微观结构的形态来阐述土壤聚合物宏观上的优越表现.     

Cu2+污染红黏土土性异变现象分析

研究Cu2+污染物对桂林红黏土土性异变的影响。通过开展XRD、XRF及压汞试验,探讨Cu2+污染红黏土中主要矿物成分的异变规律及微观孔隙结构的变化趋势,结果表明:红黏土中主要矿物成分为高岭石、石英和针铁矿,Cu2+污染对这3种主要矿物成分的含量产生显著影响,随着Cu2+浓度的增大,高岭石和针铁矿的含量逐渐减少,石英的含量逐渐增多,其含量变化率大小关系为:高岭石>针铁矿>石英,且在浓度为2%时,高岭石的损失率高达10.69%,针铁矿的损失率达到5.38%;红黏土孔隙分布曲线为双峰分布,双峰分别分布在0.01-0.1 μm和1~10 μm之间,且在0.01~0.1 μm之间的微小孔隙占了绝对优势。随着Cu2+浓度的增加,"双峰"逐渐右移,孔隙变大;"峰宽"逐渐变宽,孔隙变多。通过开展相关力学试验,观察Cu2+污染红黏土的变形强度特性异变规律,试验结果表明:Cu2+污染对红黏土的变形强度特性影响显著。随着Cu2+浓度的增加,土体的无侧限抗压强度、抗剪强度、黏聚力C和内摩擦角φ逐渐减小,初始孔隙比e₀和压缩系数α逐渐增大;当Cu2+浓度从0增大至2%时,土体应力-应变关系曲线由典型的应变软化型转变为弱应变硬化型,无侧限抗压峰值强度减少了76.91%,抗剪强度平均损失率达到69.36%。     

淋滤条件下Zn2+污染对红黏土强度损伤特征试验研究

长久以来有色金属矿山的开采对矿山周围土体造成了严重的重金属污染问题。使用自制的重金属淋滤污染装置,制备室内重金属Zn2+污染土,进行固结不排水三轴剪切试验,研究淋滤条件下重金属Zn2+对桂林红黏土强度及其强度损伤规律的影响。试验结果表明:重金属Zn2+对桂林红黏土的强度损伤行为是明显的,抗剪强度平均下降了30.61% ~56.6%不等,应力-硬化关系均呈现应变硬化型,损伤变量D在0.478~0.566之间。淋滤条件下重金属Zn2+对桂林红黏土强度的损伤主要是由于Zn2+对红黏土胶结结构以及土颗粒的双电层结构产生了不可逆的侵蚀破坏,降低土体内部的联结强度,随着浓度的增大,其强度呈现出下降的趋势,其损伤变量亦有所增长,但相差较小。这是因为在长时间的淋滤过程中,红黏土对Zn2+具有一定的吸附作用,导致尽管是在低浓度的污染溶液淋滤作用下,土体的累积损伤和高浓度的效果相近似。     

Discovery of Early Tertiary Hydrothermal Activity and Its Significance in Oil／Gas Geology,Dougpu Depression,Henan Province,China

Data from the super-deep wells(PS10,PS14 and YS1)led to the discovery of widespread met-al-bearing hydrothermal fluids (or hot brines) related to basic magmas in the Lower Tertiary clastic sequence in the Dongpu Depression .In terms of SEM and EDAX analyses, pore-casting thin section examination of sandstone ,the composition and forming temperature of fluid inclusions ,the trace ele-ment composition of mustone and kerogen and organic geochemical analyses, it is demonstrated that the hydrothermal fluids existing in the area studied are ejecting fluids, which have a close bearing on diagenesis and sedimentation, rather than intrusive veins along the tectonic fractures.The main indicators of hydrothermal activity are:(1)abnormal alteration of kerogen;(2) high-temperature altered mineral assemblage;(30abnormal distribution of hydrocarbons;(4) specific assemblages and abnormal contents of heavy metals in mudstone and kerogen;(5) specific composi-tion of complex compounds and assemblages of fluid inclusions in sandstone;(6) periodic basaltic magma activity.Results of geological observations and laboratory simulating experiments demonstrated that the hydrothermal fluids have a close bearing on hydrocarbon generation in the Dongpu Depression. Two aspects of the effect of hydrothermal fluids are noticed:hydrothermal hydrocarbon production and strong metal catalysis in oil and gas generation.