牡丹江市主城区粉质黏土物理力学指标相关性分析

以牡丹江市主城区已有土工测试数据为基础,利用相关关系和统计回归的方法,对研究区内粉质黏土物理力学指标及相互间存在的关系进行了分析研究,建立了回归方程,为本区岩土勘察工作提供了参考。研究结果表明：(1)牡丹江主城区大部分粉质黏土含水量较高,呈可塑状态,一般具有中等压缩性和较高抗剪强度。天然密度(ρ)、密度(G_s)、液限(w_L)、塑限(w_P)等指标的变异系数均较小,可作为常量指标,压缩指标(a_1-2和E_s1-2)和抗剪指标(c和φ)变异系数均较大,应作为变量指标;(2)含水量(w)与天然密度(ρ)、液限(w_L)、塑限(w_P)、孔隙比(e)、液性指数(I_L),液限(w_L)与塑限(w_P),孔隙比(e)与液性指数(I_L)均具有较好的线性关系;(3)压缩模量(E_s1-2)和压缩系数(a_1-2)与含水量(w)、孔隙比(...     

腾冲地区玄武岩残积粘土物理力学性能研究

为了研究腾冲地区广泛分布的玄武岩残积粘土的物理力学性能,通过比重试验、含水率试验、固结试验等室内土工试验及现场原位测试获取相关试验参数,并进行室内理论分析,结果表明：腾冲地区玄武岩残积粘土化学成份以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主;玄武岩残积粘土的含水率介于14%～95%之间,平均值为49.44%,孔隙比介于0.48～2.56之间,平均为1.44,饱和度介于46～100之间,平均值为92.52,湿密度介于1.36～2.13,平均值为1.68;压缩系数a_1-2为0.67 MPa^-1,属于高压缩性土,土体结构松散,物理力学性质空间变化大,直剪快剪黏聚力C为40.13 kPa,内摩擦角φ为7.44°,强度相对较低。     

卡森模式流变参数的合理表达及公式推导分析

钻井液卡森模式中流变参数η_c^1/2、τ_c^1/2的计算公式在各类资料中不尽相同,给卡森模式的推广应用带来困扰。现从卡森模式的两个基本经验公式出发对流变参数η_c^1/2、τ_c^1/2进行推导,对比分析并找出公式差异的原因：除个别因采用基本经验公式的细微差异造成不同外,其余均为使用单位的不统一和1/2次方共同作用的结果。其中,流变参数τ_c^1/2因基本经验公式差异而得出两种不同表达,进一步将两种τ_c^1/2用于24种钻井液不同速梯下的切力推算,并与实测钻井液切力数据进行精度对比分析,评估更为合理的经验公式。根据验算结果并参照常用钻井液单位习惯,推荐卡森模式流变参数的合理表达为：η_c^1/2=1.195(θ₆₀₀^1/2-θ₁₀₀     

考虑结构性黏土应变软化效应的桩靴竖向承载特性研究

为评估桩靴在结构性较强的黏土场地贯入时,土体的应变软化效应对桩靴竖向承载特性的影响,首先采用VUSDFLD子程序定义结构性黏土不排水抗剪强度s_u随累积绝对塑性剪应变ξ的变化关系,使现行的耦合欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian,简称CEL)数值分析方法能够模拟结构性黏土的应变软化效应。然后,基于改进后的CEL数值分析方法,分析土体灵敏度S_t、土体应变软化参数ξ_{9 5}及土体脆性参数β对桩靴上方土体回流及竖向承载特性的影响。结果表明：S_t、ξ₉₅及β均会对桩靴上方土体回流及桩靴竖向承载力产生影响,其中反映结构性黏土脆性特性的参数β影响最显著。与未考虑土体应变软化效应的情况相比,考虑结构性黏土应变软化效应的桩靴竖向承载力因子和极限孔穴高度明显偏低。此外,建立了桩靴在结构性较强的海洋黏土场地预压贯入时的归一化极限孔穴高度及桩靴深贯入竖向承载力预测公式,预测结果较合理。研究成果也可为实际工程中评估桩靴深贯入竖向承载力、预测桩靴最终贯入深度提供参考。     

软土修正剑桥模型参数反演及其应用研究

土体本构参数的合理取值是数值模拟的重要前提。为准确获取湖州软土修正剑桥模型参数,针对该地区两种典型软土,提出了基于室内试验-神经网络的软土修正剑桥模型参数反演方法。首先,开展了室内三轴固结不排水试验及标准固结-回弹试验,基于室内试验结果确定了湖州地区典型软土修正剑桥模型参数反演区间;其次,基于正交试验设计原理,对基坑开挖过程中不同参数水平下维护结构侧移进行数值计算,根据数值计算结果构造出64组PSO-BP神经网络训练样本;最后,利用构造的训练集对湖州地区软土修正剑桥模型参数进行反演。研究结果表明：反演得到的两种典型软土修正剑桥模型参数临界状态有效应力比M₁、M₂,压缩参数λ₁、λ₂,回弹参数κ₁、κ₂及孔隙比e₁、e₂分别为M₁=1.076、λ₁=0.050、κ₁=0.021、e₁=1.712,M₂=1....     

基于功效系数法和地应力场反演的深埋长大隧道岩爆预测研究

岩爆是深埋长大隧道面临的主要地质灾害之一,其“孕育-发生-发展”全过程异常复杂,使其成为地下工程中的世界性难题。准确反映地应力变化规律以及区域内地质构造影响,结合实测资料进行岩爆分级预测,对保障隧道前期勘察设计及后期安全施工具有重要意义。根据隧道工程地质资料,通过COMSOL Multiphysics和Rhino建立三维数值计算模型,反演分析得到整个区域的初始地应力场。在综合分析影响岩爆关键因素的基础上,从“储能性-倾向性-突发性”研究角度,选取岩石单轴抗压强度与围岩洞壁最大主应力比(σ_c/σ_max)、围岩洞壁最大切向应力与岩石单轴抗压强度比(σ_θ/σ_c)、岩石强度脆性系数(σ_c/σ_t)及岩石弹性能指数(W_et)作为评价指标。采用熵权法确定指标权重,运用功效系数法加权计算总功效系数值,构建了一种基于功效系数法和地应力场反演的深埋长大隧道岩爆预测模型,并将其应用于川藏铁路桑珠岭隧道。研究结果表明,该模型具有较高的准确性和可靠性,为类似深埋长大隧道岩爆预测提供了一种新的参考。     

地铁深基坑开挖效应土体小应变参数敏感性分析——以厦门地区为例

小应变硬化模型（HSS）可以同时考虑土体剪切硬化和压缩硬化,以及土体剪切模量在微小应变范围内随应变衰减的行为,因此在深基坑开挖数值分析中具有很好的适用性。为研究厦门地区土层HSS模型刚度参数E₅₀ref,G₀ref和γ_0.7对深基坑数值分析结果的敏感性,基于敏感性分析和正交试验原理,选择厦门地区典型土层残积砂质黏性土、粉质黏土和淤泥质土,以坑外地表沉降值及围护墙的最大弯矩值作为控制指标,分别进行了单一控制土层的参数敏感性研究。结果表明:要在深基坑数值分析中精确计算地表沉降和围护墙弯矩,最重要是控制好土层G₀ref的取值,其次是E₅₀ref,而γ_0.7的影响相对小一些;随开挖深度加深,G₀ref对地表沉降的影响逐渐降低,E₅₀ref和γ_0.7的影响有所提高;E₅₀ref对围护墙弯矩的影响随开挖进行有所降低,G₀ref和γ_0.7的影响则有增大趋势,其中G₀ref相对较明显。土体小应变行为对于基坑施工效应有重要影响,在相关设计和施工中应予以重视。分析结果可为深基坑有限元分析中获得更合理的地层变形和结构内力响应提供有益参考。     

黄县盆地褐煤与油页岩的泥炭沼泽类型分析

对黄县第三纪褐煤与油页岩共生盆地中煤₁和油₁的煤岩学特征及煤相参数特征的分析表明,黄县盆地煤₁形成于较深覆水的森林沼泽,油₁形成于湖泊沼泽,而海水侵入控制着盆地的覆水变化,进而影响了植物群落的演化与更叠。      

考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析

为揭示土体参数旋转各向异性空间变异性对边坡大变形特征的影响规律,将土体不排水抗剪强度参数模拟为旋转各向异性随机场,提出采用多重响应面法对随机场样本进行边坡稳定性安全系数高效求解和升序排列,进而使用随机物质点法按序模拟随机场样本的边坡大变形过程.以一饱和不排水粘土边坡为例,研究了旋转各向异性随机场的旋转角度β和弱主方向自相关长度θ₂对边坡大变形特征和破坏模式的影响.结果表明：提出的基于多重响应面的随机物质点方法可以高效开展边坡大变形概率分析;β和θ₂对边坡大变形特征和破坏模式均有显著影响;边坡大变形破坏的影响距离、滑动距离和滑动体积的平均值与标准差均随θ₂的增加而增加;边坡大变形过程中可能产生4种破坏模式,其中深层滑动和渐进式滑动为该边坡模型的主要概率失稳模式.因此,提出的方法为边坡大变形概率分析提供了一条有效途径,考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析对准确评估边坡失稳风险具有一定的理论参考意义.     

珠江口地区岩土层工程地质特征及物理力学性质研究

基于港珠澳大桥、深中通道、虎门大桥等工程的精细化勘察成果,分析了珠江口地区岩土层地质特性,区内岩土层可划分为淤泥质软土层、黏土粉质黏土层、中粗砂层、残积土层、不同程度风化基岩共5大层,结合区内水动力环境、沉积物类型、钻孔对比及地质剖面,将研究区划分为河口砂质沉积区、潮流型泥质沉积区、泥砂混合沉积区、浅海泥砂混合沉积区等4类。珠江口地区岩土层的物性参数特征研究表明,随着深度增大,岩土层含水率降低,快剪黏聚力增大,压缩系数减小,压缩模量增大;原状土十字板抗剪强度C_u与软土含水率w呈幂函数相关,与压缩模量E_s、快剪黏聚力c呈线性正相关;孔压静力触探试验比贯入阻力p_s与含水率w呈对数相关,与压缩系数a_1?2呈幂函数相关,与黏性土、砂类土的快剪黏聚力c呈线性正相关,得到的经验公式可为珠江口地区类似场地工程建设提供参考。     

与遂安石共生的电气石矿物学特征及其地质意义

在对宽甸砖庙硼矿床的研究中发现了电气石与遂安石共生的现象,电气石为钙镁电气石,由电子探针分析结果计算的晶体化学式为:(Ca_0.59Na_0.355K_0.06)(Mg_2.557Fe_0.1512+Ti_0.013Cr_0.002Ni_0.006)(Al_5.416Fe_0.5642-（BO₃）₃Si _6.16 O₁₆（OH）₄,同围岩中的电气石相比:（1）淡绿色,多色性弱;（2）折射率为Ne=1.646,Ns=1.624;（3）成分上富Mg（MgO 11.47％）和Ca（CaO3.14％）;相对贫Na（Na₂O 1.09％）,Fe（FeO4.63％）和Al（Al₂O₃26.69％）（4）结构上d₁₀₁=3.393A,a₀=15.957±0.002,c₀=7.227±0.001;（5）红外光谱晶格Si-O₄四面体振动I₁₀₀₁>I₁₀₃₆。这些标型特征具有硼矿床的找矿指示意义。     

桂西北喀斯特区石灰土矿物质的空间变异特征

基于整个桂西北喀斯特地区石灰土的网格取样分析,采用经典统计分析和地统计学方法,研究桂西北喀斯特大尺度区域下表层(0～15 cm)石灰土矿物质(SiO₂、Fe₂O₃、CaO、MgO、Al₂O₃、MnO)的空间变异特征及影响因素。结果表明：SiO₂含量高达55.72%,其次为Al₂O₃,二者占了土壤矿物质含量的85.22%;变异系数在37.50%～71.67%之间。SiO₂空间自相关中等,Al₂O₃和MnO空间自相关弱,三者变程长,空间连续性好;CaO、Fe₂O₃、MgO空间自相关显著,变程短。Al₂O₃、Fe₂O₃的空间变异特征主要受海拔影响,裸岩率是影响SiO₂、MnO和MgO空间变异性的主要地质...     

基于多源试验数据空间变异土体参数概率反演及边坡可靠度更新

岩土工程现场勘察试验通常只能获得有限的试验数据,据此难以真实地量化土体参数的空间变异性。提出了考虑土体参数空间变异性的概率反演和边坡可靠度更新方法,基于室内和现场两种不同来源的试验数据概率反演空间变异参数统计特征和更新边坡可靠度水平,并给出了计算流程。此外为合理地描述土体参数先验信息,发展了不排水抗剪强度非平稳随机场模型。最后通过不排水饱和黏土边坡算例验证了提出方法的有效性,并探讨了试验数据和钻孔位置对边坡后验失效概率的影响。结果表明：提出方法实现了空间变异土体参数概率反演与边坡可靠度更新的一体化,基于有限的多源试验数据概率反演得到的土体参数均值与试验数据非常吻合,明显降低了对参数不确定性的估计,更新的边坡可靠度水平显著增加。受土体参数空间自相关性的影响,试验数据对钻孔取样点附近区域土体参数统计特征更新的影响明显大于距离取样点较远区域。     

硼掺入Mg(OH)2形式及机理

采用pH=9.5～13.0的无镁合成海水进行了Mg(OH)₂沉积时B的掺入实验,证实了B(OH)₃优先掺入Mg(OH)₂的硼同位素分馏特征。在所研究的pH范围内,Mg(OH)₂沉积的δ11B均高于无镁合成海水的δ11B,它们之间的硼同位素分馏系数α沉积/海水为1.017 7~1.056 9,平均为1.032 9±0.009 32(SD)。硼同位素的这种分馏特征与无机碳酸盐沉积时的硼同位素分馏存在明显差异,表明B掺入Mg(OH)₂沉积具有不同的机理。B在Mg(OH)₂沉积上的吸附以及B(OH)₃与Mg(OH)₂的沉积反应同时存在并相互制约是其主要特征,造成了B(OH)₃优先掺入的总结果,这并不意味B(OH)₃在掺入的分数上占有优势,相反在所研究的pH范围内,Mg(OH)₂沉积的B(OH)₃/B(OH)-₄大都小于1,因此吸附作用决定了Mg(OH)₂沉积中B浓度的变化特征。采用这种模型能很好地解释沉积中B浓度、B在沉积和海水间的分配系数Kd以及沉积与海水间的分馏系数α随海水pH的变化特征。石珊瑚中Mg(OH)₂的普遍存在和Mg(OH)₂中B(OH)₃的优先掺入也许会影响珊瑚的硼同位素组成与海水pH的定量对应关系,给δ11B作为古海水pH的代用指标带来一定的不确定性。     

湘鄂西龙马溪组页岩解析气同位素组成特征及应用

湘鄂西地区位于中扬子板块,研究区龙马溪组富有机质页岩的有机质类型以Ⅱ₁型为主,Ⅱ₂型次之,TOC含量高,有机质热成熟度高,页岩矿物以脆性矿物为主,黏土矿物次之。通过分析三个实验阶段(20 ℃、65 ℃、90 ℃)解析气样发现,气体中CH₄含量较高(90.34%~99.64%),含有少量非烃气体。龙马溪组页岩气CH₄碳同位素值为-41.9‰~-30.8‰,C₂H₆碳同位素值为-42.3‰~-36.2‰,δ²H_CH4为-193.4‰~-156.0‰,随着成熟度的增加,CH₄碳同位素、C₂H₆碳同位素以及CH₄氢同位素都有升高的趋势。烃类气体碳同位素具有明显的倒转现象,即δ¹³C₁>δ¹³C₂。根据解析实验三个阶段的气体同位素特征和测得的各阶段含气特征建立游离气与吸附气所占比例的计算公式,进一步推算出解析过程总含气量中所含有的游离气量以及吸附气量。     

贵州三都早奥陶世同高组下燕高页岩段的生物标志化合物

本文着重报道了贵州三都早奥陶世同高组下燕高页岩段生物标志化合物特征，首次在采自该层位的样品中检出丰富的正烷烃、链状类异戊二烯烷烃、萜类化合物及甾类化合物。测试结果显示:正烷烃图谱呈双驼峰形，碳数分布为ｎＣ_１５～ｎＣ_３５，以ｎＣ_１８为主峰碳，ｎＣ_２９为次主峰碳，Ｃ－_２１/Ｃ＋_２２为０.７７～１.０２，ＯＥＰ为０.９４～１.０４；植烷占优势，Ｐｒ/Ｐｈ为０.４０～０.４６；藿烷碳数为Ｃ_２７～Ｃ_３５，以Ｃ_３０占优势，Ｃ_２７＋Ｃ_２９＜Ｃ＋_３１；仅见碳数分布为Ｃ_２０～Ｃ_２９的长链三环二萜烷，以Ｃ_２８为主峰碳；甾烷丰度顺序为Ｃ_２９甾烷＞Ｃ_２７甾烷＞Ｃ_２８甾烷，同时检出了孕甾烷和４－甲基甾烷。生物标志化合物显示出还原环境特点，且可能主要来自藻类。     

有效储层物性下限和产能约束下深层碎屑岩储层多参数分类评价方法

合理的储层分类评价方法对深层碎屑岩储层的油气勘探具有重要的意义。以东营凹陷古近系深层碎屑岩储层为研究对象,总结了一套适合于深层碎屑岩储层的"有效储层物性下限和产能约束下碎屑岩储层多参数分类评价方法",即在储层特征和有效储层物性下限研究的基础上,以孔隙度差值和渗透率差值为对比评价参数,分析有效储层发育的主控因素,通过不同控制因素的耦合对储层进行综合分类,以单井经济产能为约束,评价不同类型储层的经济潜力,并采用多种图件叠合的方法预测有效储层分布规律。研究表明,东营凹陷古近系沙河街组深层主要发育湖底扇、近岸水下扇和洪水—漫湖等储集砂体,发育常压、弱超压、中超压及强超压4种压力系统,主要处在中成岩A₁亚期、中成岩A₂亚期和中成岩B期。在控制有效储层发育的各因素中,沉积作用是最重要的控制因素,成岩作用受控于沉积作用和地层压力。综合考虑有效储层的控制因素,将东营凹陷古近系沙河街组深部储层划分为4类8亚类,以单井经济产能为约束的评价表明,其中Ⅰ类、Ⅱ₁亚类及部分Ⅱ₂亚类储层为优质储层; 部分Ⅱ₂亚类、Ⅲ₁亚类储层为中等有效储层; Ⅱ₃、Ⅲ₂及Ⅲ₃亚类储层实施酸化压裂后部分为低等有效储层; Ⅳ类储层为非有效储层。     

漓江流域碳氮同位素组成特征及其来源初探

以漓江流域境内地表河和地下河为研究对象，通过测定、分析水体中的水化学组成以及δ13C_DIC、δ15N-NO₃-、δ18O-NO₃-等，利用同位素质量平衡混合模型，初步探讨了漓江流域境内DIC、硝酸盐的分布特征及其来源.结果表明:漓江流域DIC（即HCO₃-）浓度和无机碳稳定同位素（δ13C_DIC）分别在12.20~402.60 mg·L-1和-17.29‰~-10.01‰，平均值分别为140.3 mg·L-1和-13.06‰.NO₃-浓度在2.37~35.38 mg·L-1，δ15N-NO₃-在0.99‰~11.09‰，均展现出明显的空间变异特征.有机肥和污水对漓江流域硝酸盐的贡献最为显著，贡献比达57.00%.其次是化肥、降雨中的NH₄+和土壤N，贡献比分别是36.45%，6.55%.流域内DIC主要来源于碳酸盐岩的风化和土壤CO₂的溶解，同时也受硝酸溶蚀碳酸盐岩和大气CO₂的影响.结果可为定制有效的控制硝酸盐的输入途径，净化水质测略提供依据.      

陕北地区奥陶纪马家沟组五段沉积时期岩相古地理演化*

陕北地区马家沟组五段沉积时期(简称马五期)沉积的碳酸盐岩地层是重要的天然气储集层。为明确各沉积期岩相古地理演化特征,在对周缘野外地质剖面考察、研究区内98口井的岩心观察、测井曲线形态分析的基础上,对陕北地区马家沟组马五₁₀—马五₁各亚段的岩相古地理演化特征进行了恢复。结果表明,马五₁₀—马五₁各亚段以海相碳酸盐岩台地沉积为主,包括局限台地、开阔台地和蒸发台地3种亚相,并进一步细分为: 云坪、膏云坪、含膏云坪、泥云坪、灰云坪、灰坪、颗粒滩、云灰坪、泥灰坪、膏盐湖等10种沉积微相;从马五₁₀到马五₁岩相古地理单元整体表现为自东向西的环带状分布特征,环带中心主要位于延长、延川和清涧一带,值得注意的是,马五₂沉积时期由于受南部较强构造抬升作用影响,古地理单元环带中心呈现出向西北挪移的特征,环带中心位于靖边、子长一带;马家沟组各沉积时期的旋回性环带沉积为储集层叠合发育奠定了物质基础,云坪、膏云坪、含膏云坪、颗粒滩微相易于形成有利储集空间,纵向上的马五₁₊₂、马五₄、马五₅、马五₇、马五₉亚段为该类相带较发育的层位,是区域勘探开发的重点领域。     

人工神经网络在煤层对比判别中的应用

淮北煤田许瞳井田主要含煤地层为二叠系,自上而下共有10个煤组,其中5煤组为主要勘探对象。5煤组有1~3个分层,自上而下为5₁、5₂和5₃。5₃由一至数层煤线组成,特征明显,是判别5煤组的主要标志。5₁、5₂厚1 m左右,结构无明显区别。