换填黏性土料工程特性试验研究

南水北调中线一期工程总干渠膨胀岩（土）试验段工程潞王坟段的渠坡处理方式之一是换填黏性土料处理措施,通过开展物理性试验、击实试验、膨胀特性试验和原位测试等来了解换填黏性土料的工程特性。研究表明：（1）换填黏性土料颗粒组成差异较大,以砂粒和粉粒为主,其次为砾,黏粒和胶粒成分较少,其级配一般;（2）轻型击实条件下,换填黏性土料最优含水率为17.7 %,对应的最大干密度为1.71 g/cm3;重型击实条件下,换填黏性土料最优含水率为18.4 %,对应的最大干密度为1.87 g/cm3;（3）换填黏性土料的相对密度为2.7,液限在37.6 %～38.7 %之间,塑限在17.1 %～19.2 %之间,塑性指数在19.4～21.2之间,属于低液限黏土;（4）当取样深度在0.0～3.5 m之间时,换填黏性土料的自由膨胀率在40.0 %之内,无膨胀潜势;当取样深度在3.5～4.5 m之间时,换填黏性土料的自由膨胀率在42.0 %～76.0 %之内,具有中弱膨胀潜势;（5）换填黏性土料的旁压模量 、侧胀模量 随深度变化不明显,当含水率变化时有部分成果有随含水率增加而模量参数降低趋势。该成果为换填黏性土料在南水北调中线一期工程总干渠膨胀岩（土）试验段工程中的应用提供了科学依据。     

黏土岩时效变形特性试验与理论研究

高放废物地质处置岩体材料选取中,黏土岩因具有低渗透性、损伤自修复特性、对放射性核素具有良好的吸附作用等优点,被认为是一种合理的高放废物地质处置屏障。以黏土岩为研究对象,从黏土岩短期、长期力学特性等方面开展研究工作,主要内容如下：（1）进行黏土岩短期自然固结试验,确定了黏土岩的基本物理力学参数,主要包括前期固结压力、压缩指数等;（2）进行流-固耦合固结试验,试验结果表明盐水作用对黏土岩力学特性具有重要影响,且流-固耦合过程中的膨胀现象与黏土岩的黏土矿物含量和类型密切相关;（3）通过对黏土岩进行固结流变试验,研究黏土岩渗流-应力耦合作用下的长期力学特性,试验表明黏土岩具有明显的流变特性,且流变现象与载荷密切相关;（4）根据固结流变试验建立黏土岩一维流变本构模型,同时将模型计算结果与试验结果进行对比,分析表明,该模型能够很好地反映黏土岩一维固结流变特性。该研究对我国未来黏土岩高放废物处置库的规划、设计、选址和运营等具有重要的参考意义。     

X射线衍射和TIMA研究陕南镇巴地区富锂黏土岩的矿物组成及锂的赋存状态

黏土岩型锂矿作为可利用锂资源的重要组成部分,由于其分布广、储量大而备受关注。陕西镇巴地区晚二叠世吴家坪组新发现黏土岩型锂矿(资源),Li₂O最高含量可达0.39%,达到了黏土锂矿的工业指标(0.2%),具有一定的开发利用价值。为了查明陕南镇巴地区富锂黏土岩中黏土矿物种类、含量及富锂黏土岩中锂的赋存状态,本文选取陕西镇巴地区富锂黏土岩,通过偏光显微镜鉴定初步查明黏土岩的矿物组成,利用X射线衍射(XRD)、全自动综合矿物分析系统(TIMA)分析技术定量查明富锂黏土岩中黏土矿物及主要元素含量。结果表明：该黏土岩主要由高岭石、铝绿泥石、伊利石、锂绿泥石等黏土矿物以及赤铁矿组成,含少量绿泥石、金红石等矿物。TIMA分析表明样品中锂绿泥石最高含量为8.94%,对应锂含量为0.12%(Li₂O含量为0.26%),略低于该样品全岩Li₂O含量(0.31%)。锂绿泥石呈丝缕状,不规则粒状,嵌布于一水软铝石、伊利石、铝绿泥石之间。综合研究认为镇巴地区富锂黏土岩中锂主要赋存于锂绿泥石中,其他矿物的锂含量很低。锂绿泥石、伊利石、高岭石等层状结构...     

上海黏性土与水泥混合后强度增长特性试验研究

对于使用水泥与上海黏性土进行混合加固的土体,其强度增长特性与水泥含量、加固土的初期pH值、养护时间有关。以上海4类黏土为研究对象,对加固土的强度增长特性进行了试验研究;探讨了加固土的养护时间、水泥含量、初期pH等与加固土强度的关系。试验结果表明,当上海黏土中水泥含量或者加固土的初期pH值大于某一临界值时,水泥加固土的强度将迅速增加,对于上海黏土,该临界pH值为11.7,对应的水泥含量为17%～20%。但当水泥含量达到一定值后,它对土体的pH值的影响开始变小,而且水泥土的强度趋于稳定的时间变长。     

衡水湖地区湿地湖泊相黏土工程地质特性研究

为了揭示湿地湖泊相黏土的工程地质特性,以衡水湖地区的湿地湖泊相黏土为研究对象,分别对湿地湖泊相黏土的沉积环境、沉积历史、分布特征及地层结构进行讨论,并将由室内和现场试验得到的物理力学指标、颗粒分布、矿物组成和微观结构特征等结果同其他地区的软土进行对比分析。结果表明:湿地湖泊相黏土的物理指标接近或达到软土标准,但力学指标好于软土。由于湿地湖泊相黏土具有明显的结构性,当应力水平超过土的结构屈服应力后,土体的强度和变形会发生突变。湿地湖泊相黏土的胶粒含量达到39%,明显高于其他软土,同时磁铁矿含量较高,易形成氧化铁胶结物,增强土体的胶结特性,形成更为稳定的结构骨架。研究可知湿地湖泊相黏土物理指标与力学指标不匹配的问题,主要是由于其特殊的矿物组成和结构形式导致的。土颗粒形态、颗粒接触方式与微观结构形式的不同,是湿地湖泊相黏土与其他软土工程性质差异的主要原因。     

ISS对不同初始含水率膨胀土的改良效果研究

离子固化剂(ISS)对膨胀土改良后,膨胀土稳定性会改善。为了分析研究不同初始含水率的膨胀土经过ISS改良效果,进行了膨胀土改良前后的剪切试验、界限含水率试验和自由膨胀率试验。通过改良前、后土体的抗剪强度、塑限、液限、塑限指数、自由膨胀率的变化规律研究,得出膨胀土的初始含水率在11%～30%区间时,改良后土体的膨胀性得到了消除,抗剪强度得到了明显提高; 初始含水率不在11%～30%区间时土样改良后仍具有一定膨胀性,抗剪强度提高不明显。这是因为,当膨胀土烘干时,靠毛细吸力吸附的固化剂量不能与所有黏土颗粒进行反应; 当膨胀土饱和时,靠溶液渗透到膨胀土表面的固化剂也不能与所有黏土颗粒进行反应。该试验结果对膨胀土现场改良时含水率的确定具有重要的指导意义。     

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.     

膨胀性硅藻土的力学性质及其灾害效应研究

在云南保山－腾冲高速公路建设中,遇到了与膨胀性硅藻土相关的边坡稳定问题。通过对云南腾冲五合乡、芒棒乡、团田乡多个地质剖面现场调查和室内物质成分、微观结构分析、力学性质测试表明,云南腾冲新近纪芒棒组硅藻土是一种富含膨胀性黏土矿物的黏土质硅藻土,在性状上属于膨胀性极软岩。天然硅藻土具有很强的结构性,导致其物理性质与力学性质的关系与传统岩土力学规律极不相符,如孔隙比高达2.20～2.78、液性指数为0.66～2.73的天然硅藻土单轴抗压强度竟高达1.09～2.11 MPa。综合研究表明,云南保山－腾冲高速公路建设中黏土质硅藻土边坡的滑坡灾害、风化剥落灾害与其工程特性密切相关。     

矿物成分对软黏土流变性质影响的试验研究

采用改进的直剪蠕变仪,对矿物成分及其含量对软黏土流变性质影响进行试验研究,在相同试验条件下完成了3组含高岭土、膨润土不同百分比试样流变性质的测试。测试结果表明,矿物成分及其含量是影响软黏土流变性质的重要因素之一,土体的黏滞系数随黏土矿物含量的增加而减小,即流变变形阻力随黏土矿物含量的增多而减小。试验结果分析认为,黏土矿物通过颗粒表面的结合水影响土的流变性质,其中强结合水是土体产生流变的主要因素,而弱结合水则是相对次要因素。试验结果有助于进一步认清土体流变的起因,对改进和完善现有流变变形计算理论有一定指导意义。     

混黏土的粉土、粉砂室内试验液化判别标准的研究

目前对于在循环荷载作用下的混黏土的粉土、粉砂的液化判别还存在着很多问题。根据动三轴试验的结果,对天津地区的混黏土的粉土、粉砂在循环荷载作用下的孔压累积及动变形特性进行了分析研究,对混黏土粉土、粉砂室内试验液化判别的孔压及应变标准进行了探讨。并将现场波速试验与室内试验判别液化的结果相比较。发现对于天津地区的混黏土粉土、粉砂,在循环荷载作用下,孔压达到围压的60 %～80 %,即趋于稳定,相应的全幅应变约为5 %。因此,这两项指标可作为液化的判别标准。     

Water circulation control on carbonate-δO records in a low permeability clay formation and surrounding limestones: The Upper Dogger–Oxfordian sequence from the eastern Paris basin, France

Upper Dogger to Oxfordian Formations in the eastern part of the Paris basin (France) are currently being investigated by the French nuclear waste management agency (Andra), testing the feasibility of long-term deep nuclear waste disposal in the Callovo-Oxfordian claystones. Characterising the hydrogeological behaviour of the Callovo-Oxfordian claystones is, therefore, essential in evaluating its potential as a geological barrier. In order to evaluate and quantify water/rock interactions experienced over geological time by these Formations, bulk carbonate δ¹³C and δ¹⁸O were measured and calculations of water-rock ratios were used to explain carbonate-δ¹⁸O changes. Meteoric porewater and a maximum temperature reached of about 40 °C were considered. The Jurassic marine carbonate δ¹³C was preserved in the Callovo-Oxfordian claystones and in the overlying limestones (−0.28‰ to 3.39‰/PDB), while the δ¹⁸O values are lower by 0-5‰ (−6.25‰ to −1.32‰/PDB). Calculations show that Upper Dogger and Oxfordian Limestone δ¹⁸O data:

(i)

have random-like distribution through theoretical δ¹⁸O-W/R curves and

(ii)

suggest that water/rock ratios (0.08-0.4) needed to explain δ¹⁸O changes are higher by a factor of about 2-20 compared to the present-day water/rock ratio.

These features indicate advection in both aquifers. According to the history of the Paris basin, this hydrogeological behaviour could have been effective since Jurassic/Cretaceous transition times. Inversely, the carbonate-δ¹⁸O content trends observed for the Callovo-Oxfordian data show that changes were controlled by post-depositional fluid-rock interaction with water/rock ratio (0.02-0.15) similar to the present-day porewater/rock ratio. The 130 m thick Callovo-Oxfordian claystone appears remarkably homogenous regarding its hydrogeological properties. This study suggests an initial marine porewater replacement by meteoric water only after porosity was reduced to its present value, thus demonstrating that the Callovo-Oxfordian clay has mainly been isolated from advective meteoric water circulation. Only the upper 20 m of the Callovo-Oxfordian claystone Formation underwent heterogeneous water-rock exchange (W/R from 0.01 to 0.3), probably as a result of its mineralogical heterogeneity and proximity to the advective Oxfordian Limestone aquifer.This study of carbonate-δ¹⁸O confirms the hydrogeological barrier properties of the Callovo-Oxfordian clay and suggests that it has been a natural hydrological barrier since the earliest times of its diagenesis.     

白音华一号露天南帮工程地质特征分析

在分析矿区地层岩性、构造和水文地质条件的基础上,依据岩石的物理力学性质,确定了矿区边坡的软弱层面,同时对矿区南帮（非工作帮）的工程地质特征进行了研究。认为：第四系松散层具饱水性质,新近系地层以膨胀性的粘土（岩）为主,可塑性较强,易崩解,抗压、抗剪强度低,煤系地层以软岩为主,力学强度亦低,矿区工程地质特征为二类一型。据此预测了该区可能产生的工程地质问题,并提出了相应预防措施。     

陕南镇巴地区中-晚三叠世界线富锂黏土岩的发现及找矿意义

首次报道了扬子板块北缘镇巴地区中-晚三叠世界线黏土岩锂的超常富集,黏土岩产于关岭组(T₂g)/须家河组(T₃x)平行不整合界面,为古风化壳沉积物,Li₂O品位0.08%～0.11%,最高达0.22%,超过了该类型矿产的边界品位(0.06%),界线黏土岩的岩石学特征、矿物组成及岩石成因亟待查明。本文通过XRD分析、TIMA分析以及详细的地球化学研究,查明了界线黏土岩的矿物组成,探讨了黏土岩形成的沉积环境及物质来源,提出了不整合面黏土岩类关键金属矿产的综合找矿方向。研究表明,镇巴地区T₂/T₃界线黏土岩主要由石英、伊利石、高岭石组成,并含有极少量绿泥石、蒙脱石和铝绿泥石。主量元素(SiO₂、Al₂O₃、^TFe₂O₃、TiO₂)特征表明界线黏土岩属于铝土质泥岩,黏土岩CIA值(化学蚀变指数)为85～93,ICV值(成分变异指数)为0...     

川南兴文地区上二叠统龙潭组黏土岩锂的富集特征及赋存状态

四川南部位于二叠纪峨眉山大火山岩省中—外带,广泛分布与火成岩风化- 沉积有关的上二叠统龙潭组黏土岩,具有形成锂等关键金属矿产资源的地质背景和成矿条件。本文对川南兴文地区上二叠统龙潭组下部黏土岩进行了较为系统的地质调查,对研究区以及钻孔岩芯样品进行了化学分析,以确定黏土岩中锂等元素的分布特征及富集规律。在此基础上,利用粉晶X- 射线衍射(XRD)分析了富锂黏土岩的矿物组成,采用聚焦离子束飞行时间二次离子质谱仪(FIB- TOF- SIMS)分析了富锂黏土岩微米尺度上的元素分布特征。结果表明,龙潭组下部黏土岩中富集Li以及Ga、Nb等元素,是一个多种关键金属的富集层,具有良好的成矿潜力和找矿前景。本区黏土岩来源于峨眉山大火山岩省火山岩的风化产物,富锂的矿层主要为含黄铁矿高岭石黏土岩,其沉积成岩环境为海陆过渡地区的潟湖还原咸水环境,Li含量与化学风化强度(CIA指数)密切相关,具有风化- 沉积型矿床的特征。富锂黏土岩中锂除少量赋存于锂云母之中外,主要是被吸附于黏土岩的蒙脱石相中,部分进入蒙脱石矿物结构,还有一部分赋存于伊利石中。Li除了来自火山岩的风化释放以外,部分还可能来自滨海浅层地下卤水的直接补给,从而形成含锂云母的高品位的富锂黏土岩。     

广西东攀剖面粘土岩的火山岩特征及 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

广西扶绥县柳桥镇东攀地区出露1套上二叠统大隆组和下三叠统罗楼组,大隆组合Ophiceras sp.,罗楼组合Ophicerastingi Tien生物化石,二者为整合的连续沉积地层.生物特征显示,在第12-3层和第13-1A层之间为二叠系—三叠系的界线,界面附近存在较厚的粘土岩层.从结构上看,粘土岩具有较明显的火山岩碎屑结构和沉凝灰构造,岩石地球化学研究也显示其具有钙碱性中酸性火山岩的特征,沉积环境为大陆边缘环境.在粘土岩中选取自形程度较高的火山成因锆石进行激光剥蚀法U-Th-Pb同位素测年研究,岩石中锆石的结晶年龄为254.7Ma±3.7Ma,表明本区二叠纪—三叠纪之交存在着火山活动.     

华北地区东部下古生界烃源岩分布特征及其发育模式

华北地区下古生界烃源岩研究对前第三系油气战略资源选区具有重要意义。从沉积学角度出发,通过对研究区有机碳含量、生烃潜力和氯仿沥青"A"等参数的统计分析和平面制图,划分了烃源岩类型,并进行了品质评价,分析了烃源岩的成因,总结了烃源岩发育模式。研究认为:华北东部奥陶系上、下马家沟组及峰峰组为较好的烃源岩,平均有机碳含量分别为0.183%、0.21%和0.181%;下寒武统发育优质烃源岩(TOC平均值为6.46%,最高值为11.2%),但分布范围局限。华北地区东部烃源岩按岩石类型不同可分为两套,即下寒武统泥质烃源岩,中、下奥陶统的碳酸盐岩烃源岩。烃源岩的成因取决于沉积环境,泥质烃源岩发育于陆棚浅海环境,而碳酸盐岩烃源岩则受控于云坪和局限台地环境。对烃源岩空间展布规律研究发现,合肥盆地为潜在的泥质烃源岩发育区,而东濮拗陷、临清拗陷、冀中拗陷为潜在的碳酸盐岩烃源岩发育区。     

Hydrogeological pattern of groundwater flow of landslides in Cretaceous claystones based on long-term groundwater monitoring and hydrologging measurement

Long-term groundwater monitoring has been carried in the model locality of the landslide area at Třebenice, situated in the northern part of the Czech Republic in Cretaceous claystones to marlstones. Primarily, long-term fluctuation of the groundwater and piezometric levels has been monitored. Monitoring of groundwater flow was carried out in selected wells also by the photometry logging method using a dilution technique of a marked liquid. On the basis of these results, the pattern of the groundwater flow through the landslide area was determined in lithologically homogeneous Cretaceous claystones to marlstones. Interpretation of monitoring results indicated that water flows preferentially through the zone of near-surface loosening of the claystone rock massif, in general parallel to the slope inclination between 8 and 10-m depth below ground level. This zone exhibits a higher permeability given by 1–2 orders of hydraulic conductivity compared with overlying strata and underlying rock in which this zone is closed. This verified pattern of groundwater flow has a significant effect on the stability of the sliding slope and it is one of the main factors affecting the evolution of landslides on the slopes formed by these rocks.     

峰前循环剪切作用下岩石节理剪切力学特性

微震、工程爆破等低应力循环剪切荷载作用对节理岩体工程失稳破坏具有重要影响。为研究峰前循环剪切加卸载作用下岩石节理剪切力学特性,采用RDS-200型岩石节理剪切试验系统对人工劈裂黄砂岩节理进行了峰前循环剪切下的直剪试验。通过与未进行峰前循环剪切加卸载时岩石节理力学参数预测值对比,得到峰前循环剪切加卸载作用对峰前剪切刚度、峰值剪切强度、峰值剪切位移与残余剪切强度的影响。结果表明：（1）峰前循环剪切加卸载后,当法向应力为2 MPa时,岩石节理峰前剪切刚度增大,当法向应力为4～10 MPa时,岩石节理峰前剪切刚度在循环剪切应力幅值范围内增大,在超出循环剪切应力幅值时减小;（2）峰前循环剪切加卸载后,峰值剪切强度降低了10%～20%,降低百分比随法向应力增大整体呈对数函数增大;峰值剪切位移增加了2%～40%,增加百分比随法向应力增大整体呈对数函数减小;（3）峰前循环剪切加卸载后,岩石节理残余剪切强度无明显变化,峰值剪切强度与残余剪切强度差值减小,峰后剪切应力做功损失百分比降低。     

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。