黄河口饱和粉土的电性特征及其工程地质应用

通过对形成于1964年～1976年位于黄河口潮坪区粉土层样品电阻率、井中电阻率和电阻率剖面的测试,分析了土的含水率、孔隙比、饱和度、孔隙水的电阻率、颗粒成分等因素对其导电性的影响。分析结果表明：影响该地区饱和粉土导电性的主要因素为土的孔隙率。随着孔隙率的增大,其含水率升高,电阻率降低,土的电阻率和相应孔隙率的关系可用拟合公式表达。基于此,利用电阻率法成功实现了不同深度粉土沉积层微结构的变化、波浪作用导致密实度不同的粉土层空间分布状况的原位测试。     

锌污染土物理与电学特性试验研究

随着城市化进程的加快,工业化重金属污染愈发严重,其中锌（Zn）污染是我国常见工业污染物之一。目前污染土体的主要研究方向为污染后土体某单一特性的变化,对土体污染后不同特性之间的相关性研究所见报道不多。使用南京特有的长江漫滩相沉积粉质黏土,通过室内人工配置特定污染浓度土样进行试验。测试分析了土体液限、塑限、pH值、颗粒成分等物理指标随Zn污染的浓度变化情况,并进行了龄期分析。试验表明,随着污染土中Zn浓度的增加,土壤的液限、塑限、粉粒含量和pH值呈下降趋势,而土壤的黏粒含量和塑性指数呈增大趋势,并得出了相应物理指标随污染龄期的变化规律。采用改进的圆形四电极Miller Soil Box进行室内的土样电阻率试验,分析了电阻率与土体含水率、孔隙率、饱和度、污染浓度等基本指标之间的相关性,讨论了电阻率随污染土样龄期的变化规律。并根据污染后土体的物理指标变化,建立Zn污染后电阻率与液限、塑限、pH值、颗粒成分等物理指标的相关关系。     

黏粒含量对磁县段膨胀土抗剪强度影响的试验研究

利用电动应变控制式直剪仪及直剪/残余剪切试验仪对南水北调磁县段不同黏粒含量的原状膨胀土进行快剪、饱和快剪、饱和固结快剪和反复直剪试验,研究黏粒含量对其抗剪强度的影响。研究表明:饱和后试样的抗剪强度明显降低,固结后强度提高,且饱和作用对黏粒含量较大的中膨胀土强度的削弱作用更为显著,固结作用对黏粒含量较小的弱膨胀土强度的治愈作用更显著; 随黏粒含量的增大,黏聚力逐渐减小,内摩擦角则先减后增,其临界值在32%左右; 峰值强度后的抗剪强度降低幅度随黏粒含量的增加而增大; 土体的峰值强度f随黏粒含量则先减后增,变化趋势比较平缓; 残余强度r随黏粒含量增加逐渐减小,成指数关系; 残余强度内摩擦角r与黏粒含量成对数关系,黏聚力cr则比较离散。     

土体电阻率与导热系数的相关性实验研究

将南京下蜀土与中砂以不同比例混合,配制了四种土样,利用室内四极法分别测试了每种土样在不同含水率条件下 的电阻率,发现随含水率和黏土颗粒含量的增加,土体电阻率减小;同时,采用DRE导热系数测试仪测试了每个试样的导 热系数,发现随含水率和砂含量的增高,导热系数增大。已有研究表明,土的电阻率与导热系数均与土体饱和度及孔隙率 等物理性质有关。通过将土的电阻率与导热系数进行拟合,发现两者符合指数关系,并建立了表征电阻率与导热系数相关 性的数学模型。该文研究结果为利用现场实测的电阻率指标间接求取土体的导热系数提供了依据。     

电阻率CPTU在某农药厂污染场地评价中的应用

电阻率孔压静力触探(RCPTU)除了包含常规的孔压静力触探测试功能之外,还可以提供连续的电阻率变化曲线,因而在环境岩土工程领域具有广阔的应用前景。电阻率是表征土体导电性的基本参数,是土的固有物性之一,每种类型的土都有固有的电阻率,其变异可能意味着受到污染。本文根据某农药厂污染场地的RCPTU试验结果,分析了不同污染物类型对电阻率的影响,并初步研究了基于电阻率指标的污染物分布与污染程度的鉴别。考虑到孔隙比或相对密实度对土体积电阻率也会产生较大影响,利用RCPTU可测相对密实度的优点,本文提出可将实测电阻率值等效至某一特定的相对密实度下,再将等效电阻率值与相应的背景值进行对比分析,根据等效电阻率值与背景值的偏差量与偏差率进行污染范围与污染程度的确定。结果表明电阻率指标能够精确反应污染物的存在与受污染的程度。     

现场软土欠固结程度孔压消散试验评价方法

原位测试技术分析软土的应力历史可以避免取样及室内土工试验对土样的扰动,其结果能真实地反映现场土体的工程特性。以往基于孔压静力触探（CPTU）测试技术的超固结比（OCR）计算方法主要是针对超固结土取得的,缺乏对现场处于欠固结状态土体的考虑,具有一定的局限性。在已有研究成果的基础上,提出采用不完全孔压消散曲线的末段及时间平方根倒数外推法计算原位初始孔压,如果初始孔压大于静水压力,表明原位土层中存在固有孔压,为欠固结土。在此基础上,通过计算固结状态参数,可进一步对软土层的欠固结程度进行定量评价。工程应用表明,该方法不受软土性质和地域限制,具有普遍适用性,是合理可行的。在缺乏室内固结试验成果的情况下,可高效快捷地判别软土层的固结状态。研究成果对合理评价欠固结软土的工程特性具有一定的指导意义。     

高黏性吹填土固结过程中细颗粒迁移规律研究

软土地基在真空预压过程中,受强大的真空吸力作用,产生固结压密。其中一类软土黏粒含量较大,排水固结过程中产生细颗粒迁移现象,令土体固结的同时细颗粒也积聚在排水板四周,形成泥膜,造成后期排水通道堵塞,降低了固结效率。本研究采用室内试验模拟吹填土排水固结过程,监测颗粒分布情况,探讨细颗粒迁移规律,从颗粒空间分布特征解释高黏性吹填土固结机理。研究证实,固结条件影响细颗粒迁移现象:自重沉淤固结期间,细颗粒迁移受边界条件及渗流路径影响; 加压固结期间,细颗粒迁移受附加荷载产生的垂直压力影响,随着土体含水量的减少,黏粒迁移趋势逐渐减弱,黏粒不再表现出明显的迁移趋势,土体中细颗粒分布从竖向条带状逐步转变为水平向条带状。同时,高黏性吹填土固结过程中,将土样未加分散剂测试得到的粉粒含量称为似粉粒,随着吹填土排水固结过程的持续,吹填土似粉黏比不断地增加。固结时间越长,似粉黏比随深度增加而减小的特征越明显; 与排水管水平距离较远的土体似粉黏比有所增大。似粉黏比作为吹填土固结过程的指标,与土体强度大小成正比,可间接反应强度变化规律,为确定流塑状态及软塑状态的高黏性吹填土固结程度提供了定性指标,直观地反映出土体固结程度。研究表明,随着固结排水过程的持续,排水速度减慢,吹填土粉黏比不断增加,固结程度迅速增加。     

考虑温度影响的改进西原流变模型及一维固结解

随着我国热能源开发,热力管道工程大规模应用,由此带来的岩土体应力、变形、渗流和温度耦合作用问题已经成为岩土工程领域的研究热点。在长期荷载作用下,岩土体的变形和强度随时间而变化,尤其是软土,具有明显的流变特征。传统的各流变模型并未考虑升温方式和温度对其各参数的影响。为了能更好地反映流变固结特性,考虑软黏土的黏弹塑性,在西原模型基础上,引入温度膨胀系数,建立了热力耦合作用下的改进西原模型,给出了其应力-应变关系,并利用Laplace变换和逆变换求解了一维热固结方程,得到了其解析解。计算结果表明:固结压力一定时,温度升高加快土体固结;温度一定时,土体中孔压随固结压力增大而减小;改进西原模型的弹性模量越大,孔压消散速率越大,土体固结越快;土颗粒受温度影响而产生的热膨胀对于孔压消散的作用非常小;黏滞系数越小,孔压消散更快,土体固结越快;试验结果与考虑土体的黏弹塑性的热力耦合改进西原模型计算结果吻合,改进西原模型可以较好地描述土体的热力耦合特性。     

冻融作用对土结构性的影响及其导致的强度变化

冻融作用通过改变土的结构性从而改变土的力学性质.以青藏粉质黏土为研究对象,对一定干密度的饱和重塑试样分别进行封闭和开放状态下的冻融试验.通过土样电阻率的改变来反映冻融作用对土中孔隙的影响;对冻融前后的试样分别进行CT扫描,定量分析土样的损伤程度,来反映土颗粒联结的改变.对冻融前后的土样进行不固结、不排水三轴剪切试验,得到其强度参数,并将冻融作用引起的结构变化与强度参数的变化建立联系.研究表明:对试验中采用的土样,经过冻融作用后电阻率增大,反映到强度参数上,冻融作用导致土的内摩擦角增大;CT扫描定量分析发现,经过冻融之后,密度增大,CT损伤量为负值,反映到强度参数上,冻融后黏聚力增加.因此,强度参数的变化与土颗粒的胶结和重排列,粒径重分配以及孔隙大小比例的变化有关.     

基于电阻率法的黏性土场地工程性质评价

黏性土场地的工程特性评价是工程师们所关注的重要研究课题之一。电阻率法在环境监测、地质勘查等方面具有全面性、原位无损、速度快等特点被广泛应用,对上海地区典型的5个黏性土场地进行电阻率测井以及相应工程特性测试,测试分析了电阻率随场地黏性土层的含水率和密度等状态参数的变化规律,并提出了基于电阻率的黏性土工程特性评价方法。研究表明,电阻率随含水率减小呈指数函数增加,随密度增加呈线性函数降低;与土颗粒比表面积相关的土的塑性指数与电阻率之间呈指数函数关系;剪切特性和压缩特性都与黏性土的孔隙特性相关,而电阻率是土的孔隙特性反映指标之一,电阻率与黏聚力和压缩系数呈指数函数关系,与摩擦角和压缩模量呈线性函数关系。根据上述分析得出电阻率可以作为黏性土场地的工程特性评价指标。     

古龙南地区低阻油层胶结指数和饱和度指数影响因素实验

采用变胶结指数m和饱和度指数n的阿尔奇公式仍是目前定量评价低阻油层饱和度的主要方法之一。然而,由于不同地区低阻油层的成因不同,从而使得低阻油层m和n的影响因素随地区不同而发生变化。因此,针对不同地区低阻油层,有必要研究其阿尔奇公式m和n的影响因素及变化规律。依据古龙南地区葡萄花低电阻率油层划分标准以及考虑岩性、物性、电性变化,选取了低阻油层岩样,设计了岩样岩石物理实验。基于岩石物理实验数据,绘制m和n与物性参数、孔隙结构参数、黏土附加导电能力参数的交会图。经分析可知：低阻油层的m和n值小于常规油层的m和n值,并随孔渗综合指数、中值半径、平均半径、半径均值的增大而增大。低阻油层的m值随泥质体积分数、阳离子交换容量、微孔隙体积与可动流体体积之比的增大而减小,随核磁共振测量的T₂几何平均值的增加而增大;n值随孔隙度、孔隙度和泥质体积分数比值的增加而增大。低阻油层的m值与T₂几何平均值、微孔隙体积与可动流体体积之比关系较好,n值与孔渗综合指数、平均半径、最大半径、半径均值的相关性非常好。研究表明,低阻油层的m值受孔隙结构和泥的影响较大,而n受孔隙结构影响较大。可用T₂几何平均值或微孔隙体积与可动流体体积之比确定低阻油层的m值,可用孔渗综合指数、平均半径、最大半径、半径均值确定低阻油层的n值。     

非饱和黏性土的电阻率特性及其试验研究

在讨论黏性土导电特性的基础上,假定非饱和黏性土中存在3种电流流通路径,针对已有的非饱和土电阻率结构模型存在的缺陷,推导了适用于非饱和黏性土的电阻率结构模型,探讨了土电阻率的主要影响因素,并将其归纳为3类。最后,通过对合肥膨胀土相关试验研究,分析了含水率、孔隙水电阻率、温度以及孔隙率对膨胀土的电阻率的影响特征,探讨了非饱和膨胀土的电阻率基本特性。     

构造电阻率差比值法识别火山岩裂缝地层天然气层

在基岩电阻率较高的硬地层中,除去泥质、孔隙和其他矿物等因素的影响后,地层电阻率与致密围岩电阻率的差异就被认为是裂缝以及地层孔隙中储存的流体性质引起的。选择相同岩性含气储层与致密围岩层的电阻率值,利用数值反演的方法确定出计算含气层段消除裂缝以及孔隙中流体性质影响以后的地层真电阻率公式,定义地层真电阻率和深侧向电阻率的差值与地层深侧向电阻率的比值为构造电阻率差比值,该参数主要反映裂缝以及孔隙中的流体性质对电阻率降低幅度的影响。因此,利用差比值法可以识别火山岩裂缝地层的流体性质,进而制作油层、气层和水层的判别图版,并结合其他测井曲线、油藏动态资料以及气测信息综合识别火山岩裂缝地层天然气层。该方法在准噶尔盆地研究区火山岩天然气层的识别中取得了很好的应用效果,解释结论与试油结果基本吻合。     

软土的一维次固结双曲线流变模型研究

软土的次固结对于软土的变形量非常重要。在软土次固结计算中,通常以次固结系数作为计算参数,但该系数不能反映荷载变化的影响,而且只适用于正常固结土。由于工程中所遇到的大都为超固结土,对超固结土的次固结计算还缺少合理的方法。通过室内试验开展了软土次固结沉降相关研究,进行了多组原状软土试样的分级加载次固结试验,试验结果表明,对于软土次固结计算,建议从次固结应变与时间关系的角度,采用双曲线形式进行拟合,并分别对正常固结和超固结状态的次固结应变参数进行分析,建立了一维次固结的经验模型公式,提出了一种考虑压力对次压缩影响的次固结沉降计算方法,并将该方法应用于现场工程项目,验证了该方法可以适用于正常固结土和超固结土,使得软土次固结沉降量的计算能够更好地反映实际工程问题。     

珠江口海洋软土不排水抗剪强度及循环弱化特性试验研究

为了获得广东珠江口海洋软土的不排水抗剪强度,分别开展了不固结不排水剪切和固结不排水剪切三轴试验、无侧限抗压试验、现场取土离心机正常固结模型地基的T-bar静力贯入试验以及现场十字板剪切试验和静力触探试验（CPT）,并采用土力学经验公式进行计算,确定了珠江口海洋软土不排水抗剪强度沿深度的分布规律,并综合评价了各种方法的有效性。为了获得该区域软土的循环弱化规律,分别开展了循环动三轴试验、现场取土离心机正常固结模型地基的T-bar循环贯入试验和现场单桩水平循环加载试验,揭示了软土循环动模量比与循环次数之间的双对数线性关系,获得了3种试验条件下珠江口海洋软土的循环弱化因子。其研究结果可为该区域海洋建筑物设计提供直接依据,也可为其他类型工程提供借鉴。     

基于电阻率测井的天然气水合物饱和度估算及估算精度分析

利用电阻率测井基于阿尔奇公式能够估算孔隙空间中天然气水合物饱和度。基于神狐海域的水合物钻井(SH2站位)资料,利用密度反演的地层孔隙度与地层因子交会图,计算出估算水合物饱和度的阿尔奇常数。假定地层中水合物呈均匀分布,利用电阻率资料计算的该站位水合物饱和度平均为24%,最高达44%,水合物饱和度在垂向上具有明显的不均匀性;利用孔隙水氯离子异常估算的SH2站位水合物饱和度平均值为25%,最高值达48%,厚度为25 m。这两种方法估算的水合物饱和度基本吻合,利用电阻率资料计算的饱和度与阿尔奇常数和饱和度指数及孔隙度有关。     

三氯乙烯污染土壤的复电阻率特征和频谱参数研究

复电阻率法(complex resistivity, CR)由于其对孔隙水化学性质、固-液界面和流体含量的敏感性已成为具有良好前景的污染物识别工具。本研究选取三氯乙烯(trichloroethylene, TCE)作为典型有机污染物,利用频谱激电仪对TCE污染土壤进行了复电阻率测量,讨论孔隙水盐度、水饱和度和土壤类型对污染土壤的复电阻率特征和频谱参数影响。试验结果表明:污染土样的复电阻率均随水饱和度的降低和孔隙水盐度的减小而增大;土壤黏土含量影响孔隙水连续性,当孔隙水出现不连续状态时,实部和虚部出现大幅度变化。总充电率M随着孔隙水盐度的增加而增加,随水饱和度的降低先减后增。黏土颗粒重排导致的比表面积减小使得总充电率M减小,双电层极化加强使总充电率M升高;平均弛豫时间常数随孔隙水盐度的升高而降低,二者呈对数相关,随水饱和度变化的主要原因为可极化孔隙尺寸的变化。本研究探讨了地球物理参数与水文地质参数间的关系,为SIP方法在实际有机污染场地调查与评估提供了理论依据。