三维激光扫描与气体置换联合测定岩石有效孔隙率

提出了一种利用三维激光扫描和气体置换法测定岩石有效孔隙率的方法。通过三维激光扫描获取岩心总体积,并运用氦气置换法求取岩心有效孔隙率。实验表明,三维激光扫描计算体积较默认计算体积更为精确,体积测量可降低3.92%的误差;扫描体积及表面积随着扫描分辨率的增大而增大;该方法计算得出有效孔隙率较采用默认体积计算值更接近实际情况,针对砂岩样品可降低误差16.550 3%和43.232 6%。      

利用夜间热红外数据求取玉米冠层孔隙率

孔隙率是光线透过冠层未被拦截到达地表的概率,是描述冠层结构和生物量空间分布的关键变量。已有研究证明,在夜间热红外图像上,玉米地各亮温组分比较稳定,并且温度均值有明显差异,易于区分。本研究的目的是利用2005年8月23日在怀来测得的夜间热红外数据求取中等密度的玉米冠层(LA I=3.64)在不同角度下的孔隙率。结果表明,在沿垄行方向,孔隙率随着天顶角变化缓慢;而在其他方向(45°和90°)变化较快,且变化趋势相似。将测得结构参数代入余涛的热红外方向辐射性模型,模拟出不同方向下的孔隙率。将测量值与模拟值进行对比,二者有一定的相似性,模型能较好地抓住玉米冠层孔隙率的主要特征。针对二者间的差异,初步分析是由测量中观测目标不完全一致、角度控制不精确、测量高度过低以及投影函数和丛生参数的选择等原因引起的。     

基于新型中压堵漏试验仪的堵漏试验研究

堵漏试验仪是制定防漏堵漏技术方案的关键实验设备之一。针对现有堵漏试验仪普遍存在的结构复杂、试验流程繁冗、浆液用量较大、数据重现性较差等问题,设计了一种中压（试验压力为0～1 MPa）堵漏试验仪。该装置能模拟1～3 mm的条缝型漏失地层和1～4 mm的孔洞型漏失地层,封板（缝板和孔板）的实际漏失面积为0.35～2.79 cm2,孔隙率1.81%～14.24%。基于该试验装置,获取了由膨胀堵漏剂、核桃壳等组成的适于不同漏失地层的堵漏浆液配方。研究发现,堵漏浆液的封堵效果不仅取决于裂缝或孔洞的大小,也要考虑其孔隙率。该堵漏仪及堵漏浆液配方可为钻井防漏堵漏工作提供有益参考。     

敦煌莫高窟围岩吸水特性及其影响因素分析

为了研究敦煌莫高窟典型围岩吸水特性及其关键影响因素,本文利用自主研发的岩石水理作用智能测试系统,对从敦煌莫高窟采集的3种不同岩性的岩石样品进行了无水压条件下的液态水吸附实验。依据吸水实验获得的3种围岩样品吸水随时间动态变化曲线,分析比较了不同种类岩石样品的吸水特性,建立了其吸水过程函数。同时,通过X射线衍射实验、电子显微镜扫描实验和压汞实验,分别获得了岩石样品的矿物成分及含量,微观孔隙结构特征和孔隙率等重要物理性质参数,综合分析讨论了黏土矿物及微观孔隙结构这两大重要因素对莫高窟3种典型岩石样品吸水特性的影响。研究结果表明,莫高窟3种围岩样品吸水动态变化的总体趋势有相似性,均表现为减速吸水过程,并可以用负指数函数进行拟合。3种岩样吸水能力差异显著,按大小排序依次为:黑砂岩>泥岩>粉砂岩。对于此次研究的3种不同岩性的莫高窟围岩样品而言,黏土矿物（主要是伊利石）的含量不是制约其吸水性的主要因素,决定其吸水量大小、吸水速率快慢的主要因素是岩石样品的微观孔隙结构特征尤其是孔隙率的大小。     

基于毛管浸润技术的岩石孔隙率无损测试

以岩石主要表征参数孔隙率变化作为岩石损伤分析的着力点,开发了一种无损的定量分析岩土损伤的毛管浸润技术。通过对孔隙土体的毛管浸润试验研究了浸润速率、浸润面积和浸润深度随孔隙率的变化规律,提出了毛细管束模型并对毛管浸润技术的机制进行了深入研究。相对于现有的有损且不可重复测量技术,毛管浸润技术操作简便,成本低廉,且对于特定的损伤岩体,可以通过试验建立滴定参数与力学参数的联系。基于毛管束模型中毛管浸润对孔隙体下部的作用,分别建立了毛管浸润的圆柱模型1、圆柱模型2和球状模型,由上部液柱下降高度 以及表面浸润面半径 推算下部孔隙体中液体浸润深度L。根据实际孔隙土体的浸润参数对上述模型进行验证计算,指出球状浸润模型能够更好地模拟实际毛管浸润过程中液体的浸润深度情况。基于毛细管束模型,由浸润参数即浸润深度与浸润速率的关系,分别建立了3种模型的孔隙率计算公式。针对球缺模型的孔隙率 进行验算,发现计算值与实测孔隙率的误差不超过10%,指出在求解一般精度要求下的孔隙率时,用该孔隙率公式计算的结果是合理有效的。     

上海黏土压缩指数和回弹指数经验关系

压缩指数Cc和回弹指数Cs是土力学中表征土体变形特性的两个重要参数指标,可通过室内一维固结试验获得。但是试验过程耗时长,因此,很多学者提出了压缩指数Cc与物理指标（尤其是液限wL、天然含水率wn、初始孔隙比e0和塑性指数Ip）的经验关系。通过对比国内外压缩指数经验关系,发现压缩指数与天然含水率和孔隙比关系离散性较小,分别给出了一个统一的经验关系。采用薄壁取土器从上海某一场地取得第②～⑥层土的原状土样进行固结试验,并搜集整理分析已有文献中的试验数据和上海69个场地的岩土勘察数据,给出了上海典型土层压缩指数Cc与wL、wn、e0、Ip的经验关系。同时发现,Cc/n0与Cc以及Cs/n0与Cs（n0为初始孔隙率）之间具有高度的线性关系,从而给出了基于初始孔隙率n0预测上海黏土压缩指数Cc和回弹指数Cs的经验关系。分析了压缩指数和回弹指数的关系,结果表明,上海正常固结黏土Cc/Cs分布在4.8～6.9之间,平均值约为5.8;超固结黏土Cc/Cs分布在3.3～5.2之间,平均值约为4.3。