粘土岩剪切变形全过程的初步探讨

粘土岩工程地质性质欠佳,在粘土岩发育地段斜坡的失稳现象屡见不鲜,这引起人们对粘土岩工程地质特性研究的格外关注。但是到目前为止,这方面的研究还很不够,资料也不完整,尤其是缺乏对直接影响着工     

关于粘土岩崩解，泥化机理的讨论

分析研究了水利，采矿，地下等工程中常见的粘土岩，泥岩等的泥化，及开挖暴露后的吸水崩解现象，讨论了粘土岩等泥化及崩解的物理化学和力学作用机理，特别是对含胀缩性蒙脱石矿物的粘土岩，还从粘土岩的力学强度特性讨论了他们的泥化崩解问题，系统深入地阐述了粘土岩等泥化，崩解机制。     

煤矿软岩巷道耦合支护技术研究

通过对软岩巷道变形破坏机理的研究,指出其破坏主要是由于支护体力学特性与围岩力学特性在强度、刚度以及结构上出现不耦合所造成的,并且首先从关键部位开始,进而导致整个支护系统的失稳.在此基础上,通过对锚杆围岩、锚网围岩以及锚索关键部位耦合支护作用的分析,提出了煤矿软岩巷道耦合支护技术,并给出了具体实施和判断方法.实践证明,该技术可以有效地解决煤矿软岩巷道支护问题.     

葛洲坝工程基岩稳定性的试验研究

本文综述了我所71～78年来为葛洲坝水利枢纽第一期工程进行的基岩稳定性研究工作,其中包括,地应力对基坑岩体稳定性的影响,粘土岩软弱夹层,特别是泥化夹层的长期稳定性和长期强度。通过地应力实测,证实了即使在褶皱轻微、地形平缓的红色岩层中仍可能有较大的构造应力存在,它的局部释放会直接影响岩体稳定。并且有力地说明了构造运动作用是粘土岩泥化的主要原因之一。根据对粘土岩的物理化学和力学性质以及物质结构特性的研究,指出了在外力作用下,当其亚微观结构或微观结构受到破坏时,因粘土颗粒大量吸水膨胀而可能产生泥化。根据现场和室内的剪切蠕变和室内的剪切松弛以及扭转蠕变试验结果,指出了粘土质粉砂岩、砂岩、粘土岩软弱夹层均具有显著的流变特性,提出了确定长期强度的方法。     

软岩巷道锚注支护时机优化研究

锚注支护技术是维护软岩巷道围岩稳定的一种有效方式,支护时机的选择对巷道支护效果具有很大的影响。根据对破裂软岩注浆加固后的力学特性分析,运用FLAC2D软件的应变软化本构模型,对软岩巷道最佳锚注支护时机进行了数值模拟优化分析,结果表明：随着注浆时机的滞后,浆液在围岩中的流动渗透范围逐渐增大,但注浆加固后的围岩强度却逐渐降低,巷道围岩变形表现出“先减小、后增大”的趋势。据此,提出了一种综合运用数值模拟优化和现场监测确定巷道最佳锚注支护时机的方法,并应用于工程实践,取得了良好的效果。研究成果对软岩巷道锚注支护施工和设计具有指导意义     

贵州大方地区粘土岩成因探讨

大方庆阳煤矿区龙潭煤系和茅口灰岩界限粘土岩分析结果表明:该层粘土岩为黄铁矿质高岭石粘土岩,对其化学成分中Na2O、K2O、MgO、CaO和Pb的研究认为,该层粘土岩是在安静低能、酸性介质还原环境下,为受峨眉山玄武岩影响的火山事件沉积粘土岩。     

造山的高原——青藏高原巨型造山拼贴体和造山类型

有机质丰度是传统评价烃源岩方法的重要指标,笔者认为有机粘土复合体是烃源岩有机质的主要赋存形式。有机质生烃反应是一种有机粘土化学反应,有机质脱羧基反应是有机粘土的氧化-还原反应,有机质的热解反应是一个加氢裂解过程,含有剩余C0是烃源岩的基本特征,它说明在烃源岩生烃反应中C0始终是有剩余的,不会因为C0的不足而影响烃源岩的生烃能力。笔者认为制约烃源岩生烃能力大小的不是烃源岩C0的丰度,而是氢的来源和丰度,烃源岩粘土通过吸附水分子为生烃反应提供H+能力(Br nsted酸性)的大小和时间是决定生烃潜力大小的关键。烃源岩粘土的不同催化特性是影响油气组成的重要因素,蒙皂石对甾烷的异构化有明显促进作用。     

葛洲坝泥化夹层的物质组成特性

葛溯坝基岩中,砂岩或粉砂岩岩层间夹有一些厚薄不等,性状各异的粘土岩或粉砂质粘土岩,以及它们的泥化夹层等软弱夹层。本文主要是根据若干典型夹层的矿物成分及其定量分析结果和部分颗粒分析资料等,叙述和讨论了软弱岩层的物质组成,特别是亲水性粘土矿物的组成特性与泥化夹层形成的关系。     

含软弱夹层深部软岩巷道稳定性研究

随着能源开采由浅部向深部发展（>700 m）,深部软岩巷道在高地应力下的变形破坏及其合理加固技术成为影响资源安全开采的重要因素。结合国投新集刘庄矿深部软岩及其软弱结构面的力学特性试验成果,提出软弱夹层的破坏准则及其损伤演化模型,并将其应用于含软弱夹层的深部软岩巷道围岩稳定性分析,研究不同支护方案下的围岩变形特性、破损区以及软弱夹层的离层和破坏情况,提出了合理的加固技术参数。     

含油气系统中粘土岩所扮演的角色

本文简要介绍了粘土岩较为重要的成岩作用：压实作用和脱水作用,并以其为基础阐述了粘土岩在含油气系统的基本要素和成藏作用中所扮演的角色,指出粘土岩在烃源岩、盖层、储层、圈闭的形成、油气的生成和运移中的研究意义。     

高放废物地质处置黏土岩处置库围岩研究现状

世界上很多国家都对处置库的可能围岩进行了详细研究。通过对比,认为花岗岩、黏土岩、岩盐比较适合作为处置库围岩,而黏土岩由于具有自封闭性、渗透率低等其他岩石类型不可比拟的优点,因而将黏土岩作为高放废物地质处置库围岩越来越受到各国的关注。文章同时介绍了瑞士、法国、比利时等国家在黏土岩中所进行的大量研究,均认为在黏土岩中处置高放废物和乏燃料是安全的。文章还对黏土岩处置库概念设计、黏土岩处置库围岩地下实验室研究,以及我国开展黏土岩处置库研究的意义等进行了综述。     

黄河西霞院工程坝基黏土岩的工程地质特性研究

黄河西霞院工程电站厂房地基为上第三系洛阳组黏土岩类地层。现场勘察揭示该黏土岩具有特殊的工程地质性质,在开挖或遇水时风化分解较快,由岩石的性质转变为土的性质。为了更好地了解洛阳组黏土岩的工程特性,进行了一系列室内试验和现场大型剪切试验。该黏土岩的黏土含量最高达53.7 %,黏土矿物成分以蒙脱石为主,含量在28 %～38 %,岩体的膨胀率为0.6 %～4.9 %,单轴抗压强度为0.11～1.04 MPa,凝聚力为132.2 kPa,内摩擦角为22.29°。研究表明洛阳组黏土岩具有典型的软岩硬土特征。     

匈牙利布达佩斯地铁4号线黏土岩的工程地质性质

匈牙利布达佩斯在建地铁4号线布达段广泛分布中渐新统灰绿色、黄褐色的黏土岩,黏土岩的工程地质性质研究对地铁工程的顺利实施意义重大.阐述了地铁4号线的工程地质条件,重点讨论了布达段黏土岩的工程地质性质.对黏土岩的X射线粉晶衍射测试表明黏土岩的主要矿物成分为伊利石、方解石、白云石、绿泥石、石英、云母、黄铁矿等,具有弱膨胀性.随着黏土岩风化程度的加深,颜色由深灰色向灰褐色变化.通过对黏土岩进行单轴和三轴压缩实验,发现黏土岩在天然状态下的抗压强度及抗拉强度均较弱,抗变形能力较差,风化带黏土岩的抗剪能力较弱,新鲜黏土岩的抗剪能力较强.     

基于塑性损伤的黏土岩力学特性研究

一系列三轴压缩试验表明,黏土岩的力学特性与其应力状态相关。主要表现为：围压越大,黏土岩试样应力峰值越大,且峰值出现得越晚。这是因为高围压试样内部微裂纹闭合趋势更加明显,从而对于微裂纹的发展具有一定的抑制作用。但在软化过程中应力的跌落程度受围压影响不大,这是因为软化过程中,不同围压作用下试样内部的微裂纹均逐渐贯通,并发展成同类型的剪切面,对试样力学性能的削弱大致相同。在试验研究基础上,以微裂纹作为损伤基元,引入受应力状态影响的损伤演化方程（因微裂纹的发展受应力变化影响）,建立新的本构模型,通过Abaqus及子程序对新模型进行数值实现。模拟结果与试验结果对比表明,该模型可以有效地描述黏土岩的力学特性。研究成果为黏土岩相关地下工程施工提供了更可靠的理论指导。     

Hydro-elasto-viscoplastic modeling of a drift at the Meuse/Haute-Marne underground research laboratoratory (URL)

An underground research laboratory (URL) is being constructed by Andra in eastern France, in Callovo-Oxfordian claystone (COx) in which various in situ geomechanical experiments are being undertaken or are to be carried out. The aim of this URL is to characterize the in situ properties of COx claystone and to test disposal technologies in a realistic way in order to assess the short- and long-term safety of a deep radioactive waste repository. In parallel, theoretical and numerical models able to reproduce the phenomena observed under different types of loading paths must be developed.The phenomenological elastic-visco-plastic model developed by Souley et al. (2011) has been enhanced to reflect recent advances in understanding of the mechanical and hydromechanical behavior of COx claystone and the modification of the mechanical and hydraulic properties in the EDZ (Excavation Damage Zone). In particular, the influence of induced damage and fracturing on the delayed strains and strain rates of the COx claystone and the permeability changes observed at the site scale, as well as hydro-mechanical couplings, are discussed and incorporated in a new model. This model is implemented into the commercial code FLAC^3D. Short- and long-term test data (Armand et al., 2016) can be used to identify possible key parameters for the model. These tests were also used to identify certain parameters of our model. Some tests were simulated to verify the numerical implementation of the proposed model.Finally, the simulation of the GCS drift excavation (Seyedi et al., 2016) has been performed. Comparisons to in situ measurements are discussed and some accordance and discrepancies were observed.     

从淮河出山店水库的斑脱岩事件到葛洲坝工程泥化夹层恶化,黏土岩泥化预测研究

在1958年河南出山店水库建设中,因对坝基中斑脱岩在工程运营中工程性质的变化问题缺乏研究而被迫下马。10年后,在葛洲坝工程建设中又遇到了同类问题。多年的宏观微观研究结果表明,黏土岩（斑脱岩）泥化夹层的形成是层间剪切破坏的结果。因此,坝基中黏土岩不会产生泥化。     

Displacement analysis of tunnel support in soft rock around a shallow highway tunnel at Golovec

Within the last 10 years Slovenia has been constructing its highway network. The Golovec tunnel, as a part of Slovenia's capital ring is thus one of the most important connections of Ljubljana to the east and to the north. It is a double tube three-lane tunnel in soft rock with small to medium overburden. Its construction, following NATM, caused huge problems to all parties involved. The tunnel support was well monitored during its construction, which gave the authors a good opportunity to analyse the results.The Golovec tunnel is constructed through one of few hills surrounding Ljubljana, of Carboniferous age, consisting of clastic rock: siltstone, claystone and sandstone. Golovec hill belongs to the first of two overthrusting zones from this area, so the rock is strongly faulted.Tunnel monitoring consisted of daily 3-D tunnel tube displacement measurements in 97 measuring sections, and of two measuring sections within the tunnel with more complex measuring equipment, to monitor stress changes and rock deformations around both tunnel tubes. Monitoring of the surface 3-D movements gave us the opportunity to study the influence of the tunnel construction on the surface above it. The tunnel, its geology, construction procedure and monitoring results are described in the first part of the paper.The second part consists of the interpretation of monitored results, with an emphasis on results concerning development and evolution of the excavation-damaged zone in the rock around the tunnel. Back-calculations, performed as a basis for the interpretation procedure, are also presented in this part. Calculations of the propagation of the tunnel destressed zone and stress-field around the tunnel, up to the surface, were performed by means of numerical model with the finite difference method. The evolution of tunnel displacements and their prediction was based on the use of Back Propagation Neural Networks, whose principles are presented in one chapter of this paper. Results showed that the most important, for the final settlement at the surface above the tunnel, was the time of installation and rigidity of the primary support. On the basis of the calculated final displacements, this support could easily be strengthened in a short time, when necessary.     

Back-analysis of roof conditions in the Great Northern Seam,Newcastle Coal Measures,Australia, using voussoir beam theory

Summary A typical roof profile for mine openings in the Great Northern Seam consists of a thin coal layer and several metres of claystone. From field evidence and shear flow analysis, the anchorage of fully grouted roof bolts in the claystone may fail. If so, the claystone may act as an extra load on the coal beam. Using voussoir beam theory, the relation between the minimum thickness of the coal beam, the thickness of the failed claystone and the width of the entry has been determined. The analysis is satisfactory for field performance observed in a number of case studies. Proposals are made on possible improvements to mining techniques.     

热−水−力耦合条件下黏土岩蠕变特性研究

黏土岩作为放射性核废料处置的备选介质,长期处于热-水-力耦合的复杂条件下。为研究围岩的长期稳定性,开展了一系列不同围压和偏应力下的黏土岩加温-降温排水蠕变试验。得出以下结论：温度的升高会提升黏土岩的蠕变速率,延长衰减蠕变阶段的时间,但是降温过程中试样主要以冷缩变形为主,并未见明显的蠕变变形;围压的降低以及偏应力的增加会提高黏土岩的蠕变速率,并且这种影响会随温度的升高明显加剧。基于试验结果,在Perzyna过应力理论的基础上引入蠕变硬化、蠕变损伤以及热损伤,建立了黏土岩热-水-力耦合蠕变模型。通过ABAQUS软件及其子程序对该模型进行数值实现,模拟结果与试验结果的对比初步表明该模型可以很好地描述热-水-力耦合条件下黏土岩的蠕变特性。     

昆阳磷矿床中白泥层粘土岩及成因分析

白泥层粘土岩是昆阳磷矿床中下寒武统渔户村组中谊村段富磷矿层的夹层。本文通过系统取样，对白泥层粘土岩进行了镜下鉴定、岩石化学分析和Ｘ射线衍射分析，确定白泥层粘土岩中主要粘土矿物为伊利石和伊利石／蒙脱石混层、含少量高岭石，非粘土矿物为石英、白云石、磷灰石等；同时对白泥层的形成环境及伊利石→蒙脱石的转化进行了探讨，为更加深入地研究昆阳磷矿的成因、成矿过程提供了最新的资料。