南水北调中线工程第三系软岩工程地质性质研究

描述了南水北调中线工程中第三系软岩的典型地层剖面,论述了第三系软岩的沉积韵律建造和沉积旋回特征;运用颗粒分析、X射线衍射分析和差热分析,论述了软岩的粒度成分、主要矿物成分;通过物理力学实验,获得了软岩水理性、膨胀性和主要力学性质指标,证实第三系软岩具有与第四系松散土体相似的工程地质性质,属于极低强度的岩石.第三系软岩工程地质性质的研究是进行软岩工程设计的基础,具有重要的工程意义.     

对西康铁路软岩和极软岩隧道支护的认识

西康铁路沿线软质岩带在秦岭以南分布较广.在软质岩带集中出露的地段,地质情况复杂,隧道围岩稳定性差,其工程地质特性随着岩层矿物质成分、产状、风化程度、地下水赋存特征的不同有很大差异.本文介绍了西康铁路南段软岩和极软岩带的设计指导思想,并结合西康线具体情况,具体分析了软岩极软岩对隧道施工的影响,对该类地层铁路隧道的设计、施工,提出几点建议,作为今后工作的借鉴.     

滇中引水工程隧洞软岩工程地质特性研究

本文通过对滇中软岩的地质特征、物理力学性质、水理性质及流变特性等进行深入研究, 得出红层软岩抗剪、抗压强度低, 随着黏土矿物及泥质含量的增加, 物理力学性质逐渐降低, 在饱水状态下泥质岩类抗压强度降低了30%～40%, 粉细砂岩类强度折减了20%～30%, 其崩解性与膨胀性也受黏土矿物及泥质含量所控制。试验表明红层软岩蠕变效应明显, 长期抗压强度为单轴抗压强度的70%, 长期抗剪强度值与直剪试验相比内摩擦角降低了约20%, 黏聚力降低了60%。在研究总结众多工程经验、学术成果的基础上, 结合滇中红层工程地质特性及岩体的长期强度值, 提出滇中软岩隧洞挤压变形评价方法与围岩分级对应关系, 为判别隧洞可能发生软岩大变形的洞段提供依据。     

煤矿软岩工程地质特征研究

以孔集煤矿为例,对煤矿软岩的组成、水理性、强度与变形、流变性和岩体变形等主要工程地质特征作了研究,并分析了软岩巷道主要工程地质问题,提出了相应的处理建议。     

硬土-软岩工程地质信息管理分析系统及其应用

在中国大规模的工程建设实践中,人们积累了大量与硬土-软岩有关的工程经验和测试数据,总结这些测试结果并用现代计算机技术进行自动化管理是十分必要的,作者以中国科学院地质与地球物理研究所工程地质力学开放研究实验室多年来的室内试验结果为基础,研制开发了“硬土-软岩工程地质信息管理分析系统（HRGISM）”软件,实现了岩土工程地质信息资源管理的自动化和可视化,并在信息管理的基础上强化了试验数据分析和工程特性预测功能,本文简要地介绍了HRGIMS系统的主要功能和实际应用。     

南京地区软岩的岩土工程勘察

软岩在南京地区的分布相当广泛,软岩地基的岩土工程勘察在南京地区显得尤为重要。根据南京地区的工作经验,总结出了南京地区软岩岩土工程勘察的方法以及南京地区软岩的分布特点。     

既有建筑对极软岩地层中土压盾构的施工影响

基于土压盾构在极软岩地层中近距离下穿既有建筑的背景,采用ABAQUS有限元数值模拟与现场实测相结合的方法,从地表和建筑物竖向位移变化及其控制的角度出发研究既有建筑对盾构施工的影响.实测结果表明：地表和建筑物在盾构下穿过程中会呈现出先隆起后沉降的趋势,其中在盾尾脱出阶段地表和建筑物会产生较大速率的沉降.数值模拟结果表明：建筑物改变了地层原有的应力场,使地表最终沉降峰值向靠近建筑物方向偏移并增大,沉降槽宽度也在一定程度上增大.本研究对于土压盾构穿越地层敏感区域具有较强的理论指导意义.同时,在工程实践方面,也对土压盾构采用施工参数调节与补强注浆来进行沉降控制提出了具体的指导方案.     

熵权模糊综合评价模型在极软岩隧洞围岩分级中的应用

为解决传统围岩分级方法对极软岩隧洞复杂性考虑不足的缺陷,引入模糊数学理论,选取单轴抗压强度、岩石完整性指标RQD、结构面间距、结构面特征、岩石含水量及干燥饱和吸水率6个因素作为评价指标,为避免评价指标赋值的主观性,利用熵权法计算各指标的权重,建立起围岩分级的熵权模糊综合评价模型。将该模型应用于印度尼西亚某在建水电站黏土岩隧洞围岩分级当中,选取15个待评洞段进行评价,结果表明,隧洞围岩以Ⅳ级或Ⅴ级为主,利用该模型计算的围岩分级结果与现场确定的围岩支护等级高度吻合,通过对比分析,认为该模型分级结果较传统RMR分级法更优,表明模糊数学理论可以解决极软岩隧洞影响因素的复杂性及模糊性问题,熵权法能够降低人为赋值的主观性,两者结合可实现对黏土岩隧洞的客观评价,该方法可为极软岩隧洞分级提供参考。     

我国煤矿软岩的主要工程地质性质

随着大量新煤田的开发和开采深度的增加,煤矿软岩问题已成为煤矿生产和建设中的一大难题。作者在做了大量调查的基础上,对我国主要软岩矿区软岩的工程地质性质、物质组成与结构进行了研究,探讨了软岩的物质组成与工程地质性质之间的关系,从本质上揭示了软岩工程地质性质极差的原因,并据此提出了一些软岩支护的合理建议。     

不同高径比下极软岩(泥岩)单轴抗压强度尺寸效应试验研究

以成都东部地区某工程项目勘察岩石试验成果为例,通过对岩石数据统计分析,发现泥岩在不同高径比下岩石单轴抗压强度数据呈现的差异性较大,对于岩石参数取值建议造成了很大影响。为进一步验证和分析尺寸效应对极软岩岩石单轴抗压强度的影响,通过建立对比试验模型、取样试验,分析了不同高径比的极软岩岩石单轴抗压强度差异特征,并对差异较大的原因和影响因素进行了阐述,对于工程勘察中极软岩单轴抗压强度试验的应用有一定借鉴意义。     

深井蠕变地层钻井液密度优化技术

深部地层盐岩钻井是钻井工程中的重大技术难题之一。由于盐岩性能的特殊性,当钻开井眼后盐岩蠕变,常造成井眼失稳、卡钻、固井后挤毁套管等事故,给钻井带来重大经济损失。结合山东胜科1井钻井工程,对深部地层盐岩及软泥岩等岩层的蠕变速率进行测试,采用三维数值模拟方法获得了盐岩及软泥岩的蠕变参数。并通过所获得的蠕变参数,对胜利油田东营区块盐岩及软泥岩井眼不同深度、不同钻井液密度下地层的蠕变速率进行了分析,获得了盐岩及软泥岩井眼许可钻井液密度。研究成果可以为钻井工程钻井液密度选用提供指导意义。     

基于分数阶理论的软泥岩一维次固结蠕变模型

工程中因岩石蠕变而诱发的灾害屡见不鲜;其中的软岩蠕变在实际工程中也较为常见。为探讨软岩蠕变特性;并准确预测软岩蠕变变形;本研究首先对宁夏固原市隆德县的软泥岩进行了一维次固结蠕变试验;分析了一维次固结蠕变试验下软泥岩的蠕变特性;然后引入了分数阶理论的概念;推演能够描述非线性蠕变特征的分数阶Burgers模型本构方程;最后利用Matlab中lsqcurvefit算法对软泥岩一维次固结蠕变试验数据进行数值求解;分析了分数阶阶数对软泥岩一维次固结蠕变曲线的影响。蠕变试验表明:软泥岩蠕变机制符合固结蠕变中瞬时变形、固结变形、稳定变形三阶段;并呈明显的非线性特征;且原状、重塑试样在固结过程中均产生了较大程度的次固结蠕变;最大变形量可占总变形量的59%。数值模拟结果表明:分数阶Burgers模型能够更好地描述次固结蠕变的非线性特征;模型分数阶阶数γ有较强的敏感性;能够反映拟合曲线的弹性阶段及之后的非线性黏弹性阶段;而分数阶阶数β敏感性较差;仅能对黏弹性阶段的蠕变趋势做出细微反应。     

宜-巴高速公路泥质红砂岩三轴应力松弛特性研究

软岩应力松弛特性研究是其长期力学特性研究的重要方面,亦是保证高地应力软岩隧道长期安全稳定的关键。采用TLW－2000三轴流变仪,对宜－巴（宜昌至巴东）高速公路泥质红砂岩进行围压为30 MPa的应力松弛试验研究。试验结果表明,在松弛过程中,随着松弛损伤的发展,导致松弛具有明显的非线性特征。对松弛过程中损伤耗散能变化规律的分析,建立松弛损伤的演化方程,并将损伤因子引入到西原模型中建立非线性的松弛损伤模型,通过与试验结果的对比分析,验证所建模型的合理性,可为宜－巴高速公路高地应力软岩隧道长期稳定性分析提供科学依据。     

渤海西部海域新生代盖层特征及对油气的控制作用

渤海西部海域新生代盖层发育情况与油气富集密切相关。利用渤西地区丰富的钻井资料、测井资料、取心分析化验资料等对研究区新生代盖层发育特征、封闭性及其对油气成藏的控制作用开展了研究。研究结果表明,该区主要发育东二段下部、明下段下部及明下段上部3套区域泥质岩盖层,东二段下部区域泥岩盖层相比于明下段两套区域泥岩盖层具有单层泥岩厚度大、色暗、质纯、高泥地比、横向分布稳定及更高成岩阶段等特点,东二段下部泥岩盖层封闭性好于明下段泥岩盖层;东二段下部区域泥岩盖层控制了油气在凹陷区域深部沙河街组、东营组的聚集成藏并决定了油气朝沙垒田古隆起上倾方向运移,明化镇组下段区域\"终极盖层\"与断裂共同作用控制了整个渤西地区新近系的油气富集程度;提出了\"周边凹陷东二下区域泥岩盖层底面构造脊输导体系\"、\"凸起斜坡及内部明下段泥岩盖层、断裂‘耦合’油气输导体系\"两种区域盖层控制下的油气输导模式。     

浙江台州高速公路一期工程软土地基工程地质特征

浙江台州高速公路呈南北向穿越浙江东部沿海平原。路基一带软土极为发育,约占路段长度的65. 7% ,软土层总厚度一般可达20～ 37m,岩性以海积、湖积的淤泥及淤泥质粘土为主。软土的物理力学性质极差,孔隙比多在1. 5以上,内聚力多小于10kPa,压缩系数(a1-2 )最高可达2. 83Mpa-1 ,一般都在1. 3M Pa-1以上,渗透系数一般为4. 63×10-8～1. 5× 10-7cm /s,固结系数为1. 85×10-4～4. 94× 10- 3cm2 /s。因此,软土多处造成路基大幅度沉降、开裂和滑移,给公路施工和运营带来了许多困难。     

抚顺西露天矿蓄水期涉水软岩边坡失稳机制分析

抚顺西露天矿历经百余年开采,已形成面积逾12 km²、最大深度超400 m的矿坑,在贡献区域发展同时,也伴随着矿山边坡变形失稳等地质安全问题。随着其停采后“蓄水成湖”治理构想的提出,为提升矿区后续地质灾害防控能力,以潜在涉水软岩边坡为例,通过详细地质调查、岩土试验与数值模拟技术相结合,探究了矿区蓄水期软岩边坡的失稳滑坡机制。研究结果表明：（1）矿坑蓄水对软岩边坡产生4方面影响,按作用程度依次是弱化软岩、静水压脚、浮托减重和渗透反压,其中弱化软岩是涉水边坡失稳的主因;（2）同等“填蓄”改造强度下,软岩边坡中段稳定性相对最低,如当矿坑先填土至−150 m后再蓄水至−50 m时,软岩边坡东西段基本稳定,中段却失稳发生泥页岩切层滑坡,潜在滑体规模约133.4万 m³,建议改造过程中重点关注中段边坡的岩体隔水防渗和坡脚加压。研究成果可为抚顺西露天矿及类似深挖露天矿的修复治理提供参考。     

西部弱胶结软岩细观结构及水理特性试验

为准确掌握西部弱胶结软岩的水理特性,对采自陕北矿区的红砂岩进行水理及力学特性试验,并基于电镜（SEM）扫描图像分析细观结构特性,建立岩石细观结构与其宏观水理特性间的联系。试验表明：红砂岩具有明显的饱水软化和吸水膨胀特性,其软化系数为0.64;无压力水侵蚀和干湿循环作用下饱水红砂岩性能将进一步劣化,宏观上表现为强度和弹性模量的减小和质量损失率的增大;细观上,红砂岩颗粒间的联系比较松散,具有明显的弱胶结结构特征。总体来说,亲水矿物溶解与弱胶结结构破坏的耦合作用,导致红砂岩特殊的宏观水理特性。研究结果可为类似地区软岩夹层工程治理提供借鉴。