宁德海相软黏土工程特性与沉积环境初探

宁德市位于福建省东北部,其下伏软土具有典型的闽东北第四系软黏土沉积特性,独特的内湾地形又使其兼具与传统浙闽沿海软土不同的物理力学特性。本文结合海岸带地质调查结果,通过环三都澳软黏土的原位测试和室内土工试验,对宁德第四系海相软土沉积特性及物理力学性质进行了系统研究和分析,发现该海相软土具有高压缩性、高液限、高灵敏度的特征,容易受到扰动导致强度的损失,工程建设中及基础设施灾变演化中应加以注意。大量内部孔隙极度发育且亲水性强的硅藻残骸使宁德软土具有很高的比表面积,同时也是令其具备结构性的重要原因,这两点是宁德软土区别于传统软土的显著特征。     

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。     

上海浅部黏土渗透系数及其各向异性

为研究上海浅部黏土的渗透系数及其各向异性,沿水平及竖直方向对上海浅部主要黏土层进行了不同压力下的固结试验,联合使用时间平方根法和时间对数法获取了试样的渗透系数,探讨了渗透系数与孔隙比及渗流方向之间的关系,并通过电镜扫描,从微观角度分析了水平和竖直方向渗透系数存在差异的原因。研究结果表明：上海浅部主要黏土层的渗透系数均随着孔隙比的增加而增大。对于单组试验来说,渗透系数k与孔隙比e在e lgk坐标系中呈现很好的线性关系,且渗透变化指数Ck大致呈现Ck = 0.5e0的规律;但对于整体试验而言,渗透系数与孔隙比在e lgk坐标系中大致呈现出曲线关系。通过扫描电镜观察,揭示了沉积形成的絮状微观结构是竖直和水平渗透系数差异较小的主要原因。     

棕榈加筋上海黏土强度特性试验研究

采用棕榈作为加筋材料对上海黏土进行直剪慢剪试验,通过改变筋材的加筋率及尺寸研究棕榈对上海黏土强度特性的影响。试验表明,（1）与素土相比,加筋土的抗剪强度和黏聚力明显提高,但内摩擦角的变化较小;（2）加筋土的最优加筋率为0.6%;（3）棕榈尺寸为6 mm×12 mm的抗剪强度优于6 mm×6 mm和6 mm×18 mm的抗剪强度;（4）垂直压力为100 kPa时,应力-应变曲线呈应变软化型,随着垂直压力的增加,应力-应变曲线呈应变硬化型;（5）与素土相比,加筋土残余强度降低幅度减小,土体的抗变形能力提高,同时分析了加筋的抗剪强度作用机制,阐述了棕榈加筋材料在黏土中的作用,棕榈可作为加固上海黏土的一种有效方法。     

缺氧沉积环境的地球化学标志

缺氧沉积环境是一种能够提供多种类型矿化定位的特殊沉积环境。缺氧环境判识指标包括岩石、古生物和地球化学三方面。在缺氧环境的研究中,地球化学指标如矿物、微量元素、同位素和有机地球化学指标最为重要。因受地质历史中诸多因素的影响,地球化学指标具有一定的多解性和局限性,故只有多项参数综合应用才可更为准确地进行环境分析。     

缺氧沉积环境的地球化学标志

缺氧沉积环境是一种能够提供多种类型矿化定位的特殊沉积环境。缺氧环境判识指标包括岩石、古生物和地球化学三方面。在缺氧环境的研究中,地球化学指标如矿物、微量元素、同位素和有机地球化学指标最为重要。因受地质历史中诸多因素的影响,地球化学指标具有一定的多解性和局限性,故只有多项参数综合应用才可更为准确地进行环境分析。     

湛江强结构性黏土的物理力学性质指标及相关性分析

湛江黏土具有较强的结构性,结构性对土的力学特性影响不容忽视。对湛江黏土的物理力学指标的相关性和变异性进行统计分析,建立重要指标间的关系经验公式,这可为湛江地区地基基础可靠性设计的参数选取提供依据。结果表明,湛江黏土富含黏粒、黏土矿物含量高、含胶凝状的有机质成分、强胶结特性以及片状颗粒为主的絮凝结构是导致其具有不良物理性质和良好力学特性指标的根本原因。不同区域黏土的力学指标空间变异性较大,但物理指标变异性较小。e-、L-、 L-e、a1-2-e关系具有线性相关性,但相互关系明显不同于其他地区黏土特征,因此,工程设计中不能简单借鉴其他地区黏土经验公式。     

晋南地区煤系黏土岩中锂的赋存状态及其沉积环境

关键金属锂等战略资源及其引发的国家安全问题,在当今国际政治、经济、军事舞台中愈显突出和重要。华北克拉通是我国沉积型锂矿床主要分布区域之一,富锂黏土岩资源丰富,成为重要的沉积型锂资源勘探区域。本文以华北克拉通晋南地区的煤系黏土岩为研究对象,利用X射线粉末衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）、电感耦合等离子体质谱（ICP- MS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和魔角旋转固体核磁共振谱（MAS NMR）等表征技术,结合化学物相分析及黏土矿物分离提取实验对研究区本溪组黏土岩中锂的赋存状态及其沉积环境进行研究。发现黏土矿物是锂的主要载体矿物,其主要包括锂绿泥石、伊利石和高岭石;锂含量与锂绿泥石含量呈显著正相关关系,与伊利石和高岭石的含量呈微弱的正相关关系;样品中的锂主要赋存于锂绿泥石的氢氧化物八面体晶格中,部分赋存于伊利石和高岭石中。古盐度指标m值（100×(MgO/Al2O3))和1000×Rb/K2O值显示研究区富锂黏土岩主要形成于淡水—半咸水环境;古氧化还原指标V/（V+Ni）和Th/U值显示研究区富锂黏土岩主要形成于缺氧和贫氧环境;古气候指标Sr/Cu、C值（(V+Cr+Mn+Fe+Co+Ni)/(Na+Mg+K+Ca+Sr+Ba)）和CIA值显示研究区富锂黏土岩主要形成于炎热潮湿的古沉积环境中。该研究有助于完善沉积型锂矿的成矿理论,也有利于攻克该类型锂资源高效分离与提取的技术瓶颈。     

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(...     

鄂尔多斯盆地延长组湖相黏土岩分类和沉积环境探讨

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组沉积了区域分布的大套湖相黏土岩,它不但是鄂尔多斯盆地中生界最重要的烃源岩,同时也是目前致密油/页岩油勘探的主要领域.作者在对国内外黏土岩分类及其成因机制等系统调研基础上,通过对工区25口连续取芯井的岩芯描述和400余块典型黏土岩薄片观察,并充分应用X衍射、有机地球化学等分析测试资料,提出了湖相黏土岩的分类方案与基本特征,探讨了不同类型黏土岩形成的沉积环境.根据岩石组分、沉积构造等特征,鄂尔多斯盆地延长组长7油层组黏土岩主要发育5种类型:①块状泥岩;②粒序层理泥岩;③波状纹层页岩;④平直纹层页岩;⑤似块状页岩.该成因分类方案将黏土岩类型与沉积环境相结合.指出受三角洲前缘影响的浅湖区以块状泥岩为主;受湖流和波浪影响的浅湖—半深湖环境以波状纹层页岩为主;深湖静水区以平直纹层状页岩为主;深湖坳陷区以粒序层理泥岩为主;火山灰爆发时期以似块状页岩为主.粒序层理泥岩是致密油赋存的主要类型,有机碳平均含量为6%;似块状页岩是页岩油赋存的主要类型,有机碳平均含量为17.17%.     

淋溶时间对红黏土物理力学特性的影响

以湖北省鄂州市庙岭镇的红黏土为研究对象,以化学选择溶解法结合淋溶作用为处理手段,将原状土样中的游离氧化铁按梯度去除,获得连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)溶液淋溶时间与除铁率的关系,并分析了不同淋溶时间对红黏土物理力学特性及微观孔隙结构的影响。试验结果表明,DCB溶液淋溶时间与除铁率相关性较强,除铁率与时间呈先快速增长后逐渐稳定的关系。由于游离氧化铁在土颗粒间主要起胶结作用,故淋溶时间对红黏土的物理力学特性有较大影响。随着淋溶时间的增长,黏粒与胶粒含量逐渐增大,耐热性小幅提升,无侧限抗压强度显著减小,且无侧限抗压强度变化整体趋势为前期急剧降低至后期趋于平稳。核磁共振、差热分析和电镜扫描的结果表明,随着淋溶时间的增大,庙岭红黏土内部孔隙增大,自由水减少,结合水增多,微观形态上团粒结构遭到破坏,胶结物质明显减少,结构形式从紧凑的粒团堆叠结构逐渐转化为聚集体-松散颗粒状结构。     

杭州湾新区深部高液限黏土工程特性研究

宁波杭州湾新区地处长江入海口南侧,地质环境和水动力条件复杂,沉积环境多变。该区地表以下40~60 m范围内普遍分布有高液限黏土层,该层土常处于建筑工程深基础持力层范围内,研究该层土的工程地质特性对杭州湾新区的开发建设具有重要的社会经济价值。从常规土工参数汇总、数理统计分析、结构性、损伤模型参数、三轴CU试验等方面研究杭州湾新区深部高液限黏土的工程特性,结果表明:(1)杭州湾高液限黏土物理性质表现为天然含水率高、孔隙比大、液限高等特征,但力学性质接近于宁波地区冲湖积的第二层硬土层;(2)通过数值计算软件检验,各物理力学参数基本呈良好的正态分布,可将物理指标参数视为常量,力学指标作为变量,同时需要考虑时空变异性和区域性;(3)根据试验结果定量计算,杭州湾高液限黏土为欠固结土、高灵敏度较强结构性黏土,且原状土多呈现应力软化特征,而重塑土呈现应力硬化特征。     

淋溶时间对红黏土物理力学特性的影响

以湖北省鄂州市庙岭镇的红黏土为研究对象,以化学选择溶解法结合淋溶作用为处理手段,将原状土样中的游离氧化铁按梯度去除,获得连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)溶液淋溶时间与除铁率的关系,并分析了不同淋溶时间对红黏土物理力学特性及微观孔隙结构的影响。试验结果表明,DCB溶液淋溶时间与除铁率相关性较强,除铁率与时间呈先快速增长后逐渐稳定的关系。由于游离氧化铁在土颗粒间主要起胶结作用,故淋溶时间对红黏土的物理力学特性有较大影响。随着淋溶时间的增长,黏粒与胶粒含量逐渐增大,耐热性小幅提升,无侧限抗压强度显著减小,且无侧限抗压强度变化整体趋势为前期急剧降低至后期趋于平稳。核磁共振、差热分析和电镜扫描的结果表明,随着淋溶时间的增大,庙岭红黏土内部孔隙增大,自由水减少,结合水增多,微观形态上团粒结构遭到破坏,胶结物质明显减少,结构形式从紧凑的粒团堆叠结构逐渐转化为聚集体-松散颗粒状结构。     

苏丹M盆地原油地球化学特征与母质的沉积环境探讨

通过对苏丹M盆地萨加隆起带的原油地球化学特征分析，探讨了生成原油的烃源岩的母质的沉积环境。该带原油主要有两种类型，一种是正常原油，另一种是生物降解油。原油的地球化学特征表明：正常原油具有较高的饱和烃含量，生物降解原油饱和烃含量低，非烃含量高；碳同位素表明为典型的湖相Ⅰ—Ⅱ有机质生成的原油：原油饱和烃具有较低的异戊二稀烃，Pr/Ph一般在1．5左右，表现为弱的姥鲛烷优势，具有较完整的重排甾烷和新藿烷系列，γ蜡烷含量较低；重排甾烷含量高，C27、C28、C29甾烷呈“V”字型分布，具有较丰富的4—甲基甾烷。原油地球化学指标显示主要的烃源岩为弱氧化—弱还原、淡水—微咸水的沉积环境，有机质为水生生物和细菌改造的陆源有机质的混合输入，为一种以生油为主生气较少的母质类型。     

碳硫生物地球化学与沉积环境分析

扼要地介绍了应用沉积岩石中碳和硫含量及比值来确定沉积环境的理论、方法和近年来国外地质学界在这一研究领域中的发展。笔者还介绍了自己的研究成果并探讨了发展趋势。     

锰结核生长与沉积环境的关系

本文收集了48组世界大洋各种沉积环境锰结核化学组成和生长速率数据并计算了它们的铁锰通量；讨论了不同环境的锰结核的铁锰含量之间的关系，以及锰通量与铁通量、Mn/Fe比的相关性；导出了由锰结核锰铁含量计算生长速率的经验关系；从本质上揭示了锰结核化学组成、生长速率与沉积环境的内在联系，为探讨锰结核形成机理提供了有力的依据。     

我国沿海地区软黏土压缩指数统计及与国外其他地区对比

国内学者对我国沿海各地区软土的压缩指数与物理指标的相关性进行了详细的研究,但针对这些统计关系的整体分析以及与国外研究成果的对比仍然比较缺乏。通过对比国外不同地区的压缩指数与液限(8个)、压缩指数与初始孔隙比(7个)、压缩指数与天然含水率(6个)的关系式,发现压缩指数与天然含水率之间的相关性较好,并给出了一个适用范围更广的统计关系。收集我国沿海多个地区的压缩指数与天然含水率统计关系式以及试验数据,对比发现压缩指数与天然含水率的线性关系整体上可以分为两类:南方地区(深圳、广州)具有较低的斜率,约为0.008,与国外的0.01较为接近;而北方地区(天津、连云港、上海)具有较大斜率,约为0.02。这可能与土的结构性有关。还就土样质量对压缩指数与天然含水率统计关系的影响以及Lambe和Whitman提出压缩比与天然含水率统计关系的适用性进行了评价。     

重塑黏土的高压次固结特性初探

利用自行研制的高压固结试验系统,对重塑黏土试样进行了竖向压力从0.25 MPa到12.00 MPa的一维固结试验;并利用三轴设备对该土样进行了0.3～2.5 MPa的等向固结试验。试验结果表明：一维固结试验获得的各级压力固结曲线均有明显的次固结阶段,重塑黏土的次固结系数随竖向压力增大而非线性变化;具体而言,当固结压力小于2 MPa,次固结系数随竖向压力增大而显著减小,当固结压力大于2 MPa后,次固结系数则几乎不变;等向固结试验获得的次固结系数则远小于一维固结试验获得的相应值,其随固结压力的变化规律也与一维固结不同。此外,从微观角度对试验结果进行的分析表明,高压下黏土次固结变形的物理机制不同于低压。即低压下黏土次固结变形的主因是颗粒间的相对滑移,而高压下则是结合水膜的蠕变;而且低压下偏应力对次固结变形有控制性影响,但高压下其影响很小。     

滇中盆地南缘富锂黏土岩地球化学特征及沉积环境初探

沉积岩中的微量元素对沉积环境变化有较高的敏感度,是研究古沉积环境的有效手段。滇中盆地倒石头组是一套富锂的黏土岩地层,其古环境的研究对恢复该时期盆地沉积格局和锂元素富集具有重要意义。基于滇中盆地倒石头组两个典型钻孔样品详细的地球化学研究,探讨了倒石头组富锂黏土岩形成时的沉积环境及其对锂元素富集的影响。研究结果表明:所有样品Sr、Ga元素含量及Sr/Ba值指示研究区古水体介质为淡水陆相沉积环境;其δU值介于0.51～1.63,U/Th值介于0.11～1.49,V/(V+Ni)值介于0.48～0.86,V/Cr值介于0.45～1.24,同时在U₍(EF))-Mo₍(EF))协变模式图中,样品数据均未落在缺氧和硫化区域,表明研究区富锂黏土岩的沉积环境为氧化—弱还原环境;且样品Sr/Cu比值介于0.69～4.87,CIA值介于86.3～99.66,XRD全岩黏土矿物分析显示高岭石为主要的黏土矿物,表明富锂黏土岩在形成过程中处于温暖潮湿的沉积环境并伴随较为强烈的化学风化作用。