红层泥岩填料的力学特性及本构模型研究

在红层泥岩地区进行道路工程施工时,考虑到材料短缺和成本问题,常常采用就地取材的方式作为路基填料。为了研究红层泥岩填料的适用性,选取甘肃省永登县某工点的风化红层泥岩填料为研究对象,在室内开展一系列三轴CU剪切试验,探究含水率、围压和压实度对应力-应变曲线、峰值(残余)强度、抗剪强度指标的影响,并对不同类型的应力-应变曲线,分别采用相应的模型进行拟合。研究结果表明：含水率、围压和压实度对其物理力学特性具有显著影响;对符合应变软化型规律的曲线,采用沈珠江的双曲线模型拟合的规律一般;对符合应变硬化型规律的曲线,采用Duncan-Chang模型拟合的规律较好。研究结果可以为甘肃省红层泥岩路基的病害处治与维修提供参考依据。     

兰州九州重塑黄土抗拉特性研究

通过室内三轴快剪、无侧限抗压和无侧限贯入抗拉试验,对兰州九州开发区重塑黄土的抗拉特性进行对比性试验研究。结果表明：抗拉强度随含水量呈二次多项式递减关系;抗拉破坏时的贯入深度随含水量的增长呈现先减小后增大趋势,随干密度的增加呈现先增大后减小的趋势;抗拉强度远小于无侧限抗压强度,且无侧限抗压与抗拉强度呈线性递增关系;无侧限抗压和抗拉强度与黏聚力和内摩擦角正切值的乘积均呈指数递增关系。     

兰州九州重塑黄土抗拉特性研究

通过室内三轴快剪、无侧限抗压和无侧限贯入抗拉试验,对兰州九州开发区重塑黄土的抗拉特性进行对比性试验研究。结果表明：抗拉强度随含水量呈二次多项式递减关系;抗拉破坏时的贯入深度随含水量的增长呈现先减小后增大趋势,随干密度的增加呈现先增大后减小的趋势;抗拉强度远小于无侧限抗压强度,且无侧限抗压与抗拉强度呈线性递增关系;无侧限抗压和抗拉强度与黏聚力和内摩擦角正切值的乘积均呈指数递增关系。     

深部泥岩渗透率测试方法及数据适用性分析

针对深部地层同一种泥岩,先后采用常规渗透测试、变围压渗透测试和三轴压缩下瞬态法3种方法开展渗透率的测试研究。试验发现,3种方法下泥岩的渗透率差别极大,其中常规渗透测试所得的渗透率高出后两种方法3~5个数量级;变围压法在围压大于5 MPa后与三轴压缩下的瞬态法所测得的渗透率值较为接近;瞬态法下泥岩渗透率随偏应力增加而缓慢 降低,偏应力高达30 MPa时仍未出现扩容现象。测试显示泥岩的渗透率具有强烈的压力敏感性,其内在原因是较高围压下裂隙闭合、孔隙压紧、孔喉连通性减小,进而导致渗透率下降,而制样、烘干处理等对渗透率也有一定影响。基于试验结果与泥岩所处实际地层应力状态,提出可采用变围压法开展油气储集层的盖层的渗透率及其演化规律研究,而三轴压缩下瞬态法则更适用于能源储库盖层及核废料处置室围岩的渗透规律研究;常规渗透方法所得数据的应用则须商榷。研究结论对研究深部泥岩的渗透特性和密封性能有一定参考价值。     

断裂输导油气的机制及侧向分流控制因素探讨

断裂是具有复杂内部结构的地质体,是地下油气运移的重要通道。断裂可向空间各个方向输导油气,其中,纵向输导加侧向分流是断裂输导油气成藏的基本方式。在断裂活动周期的不同阶段,断裂输导油气的机制存在差异,特点也不尽相同;用圈闭充满度作为评定侧向分流强度的依据,分别比较储层、上覆泥岩、断层各要素与其相关性,综合评定认为上覆泥岩厚度是控制侧向分流的主要因素,储层厚度次之;总结认为,断裂输导具有“断-盖”联控的特点;珠一坳陷断裂输导成藏具有“双峰型”特征,区域性盖层与输导机制耦合控制了充注高峰分布。     

塔里木盆地塔北隆起奥陶系-侏罗系泥岩稀土元素地球化学特征

分析了塔里木盆地塔北隆起奥陶系、三叠系和侏罗系泥岩的稀土元素丰度。不同时代泥岩都表现出轻稀土富集、重稀土含量均一和具有Eu负异常特征;但它们∑LREE/∑HREE、LaN/YbN、(La/Yb)UCC、Eu/Eu和Ce/Ce等参数则显示这些泥岩形成时的物源和环境有差别。奥陶纪时,研究区处于相对稳定的沉积环境,物源为成熟度高的大陆上地壳;二叠纪到三叠纪构造-火山活动强烈,部分沉积物来自火山岩的风化;侏罗纪塔北隆起区则进入稳定构造沉降阶段。这一差别对认识塔里木盆地及周边造山带形成演化研究有指示意义。     

泥岩、页岩声速各向异性及其影响因素分析

在实验室超声波频率下(纵波主频为700kHz、横波为250kHz)对层理发育的页岩和泥岩的各向异性进行了研究,给出了在干燥和油饱和条件下,样品不同方向上纵、横波速度以及各向异性参数随压力的变化规律. 用X 射线衍射和扫描电镜分析了样品中引起各向异性的原因,指出平行于层理定向排列的粘土矿物和微裂隙是使样品显示出强弹性各向异性的内在原因. 随着压力的增高微裂隙逐渐闭合,样品的各向异性程度减弱. 孔隙流体的存在增强了孔隙（裂隙）的刚度,减弱了各向异性随压力增大而减小的趋势.     

重塑黏土空心圆柱试样制备技术改进及应用

受大体积制样降低土体均衡性及取芯扰动试样的影响,目前在包括主应力轴旋转等复杂应力路径下所开展的重塑软黏土力学特性试验研究的可靠性有待进一步提高。基于真空预压技术设计了制备重塑样的新型装置及方法,具有渗透排水与内壁成型双重作用的竖向排水体、分级施加真空负压以及多个试样同时制作等部件和技术,可快速制备大量空心圆柱试样,所制试样含水率具有较好的均匀性和一致性,减小了后期取芯对试样造成的扰动。开展了主应力轴旋转路径下的相关验证试验,从土体力学性能方面证明了所制试样用于研究复杂应力路径条件下土体性态演变规律的可靠性,为系统研究软黏土静动力学特性与长期稳定性提供了前提。     

兰州九州重塑黄土的抗拉变形破坏机理

通过对不同干密度及含水量的重塑黄土进行室内抗拉强度试验,探究轴向压裂法致使试样破坏的机理及一般规律。结果表明,黄土的抗拉变形破坏可分为4种类型：I类,高干密度低含水量（干密度大于1.65 g·cm^-3,含水量小于15%）,抗拉强度介于8~12 kPa;Ⅱ类,低干密度低含水量（干密度小于1.60 g·cm^-3,含水量小于15%）,抗拉强度介于4~8 kPa;Ⅲ类,高干密度高含水量（干密度大于1.65 g·cm^-3,含水量大于17%）,抗拉强度介于4~8 kPa;IV类,低干密度高含水量（干密度小于1.60 g·cm^-3,含水量大于17%）,抗拉强度介于3~4 kPa。I类、Ⅱ类破坏类型属于脆性破坏,Ⅲ类、IV类属于塑性破坏。重塑黄土抵抗变形最弱的含水量为15%。通过对比分析黄土、普通黄黏土、红黏土及膨胀土的抗拉强度发现,在最优含水量处,不同干密度下黄土的抗拉强度均最小。黏性土的持水能力远超过黄土。黏土及膨胀土的抗拉强度均在最优含水量处达到最大值,而黄土的抗拉强度随着含水量的增加持续减小。研究结果对黄土强度特性的理解具有一定的参考意义。     

阿姆河盆地侏罗系海相烃源岩地化特征及与中国海相烃源岩比较

阿姆河盆地上侏罗统海相烃源岩是一套公认的成熟烃源岩,其成熟度与中国古生界高-过成熟度海相烃源岩不同,通过对阿姆河右岸地区上侏罗统岩石样品的地球化学分析及与中国塔里木和华北、四川、吐哈、渤海湾等盆地类似烃源岩的比对,研究了阿姆河盆地成熟海相烃源岩地化特征,建立了有机质丰度与类型的评价标准与图版。结果表明:阿姆河盆地侏罗系存在灰岩和泥岩两类海相烃源岩,灰岩有机质丰度略高于塔里木盆地古生界和华北地台中上元古界灰岩,与四川盆地二叠系灰岩接近,泥岩有机质丰度与吐哈盆地侏罗系煤系泥岩相当,成倍好于塔里木盆地、华北地台海相泥岩;海相泥岩属于Ⅰ₂~Ⅱ型烃源岩,海相灰岩属于Ⅲ~Ⅱ型烃源岩,综合分析认为:1）阿姆河盆地上侏罗统灰岩好烃源岩有机碳含量标准为0.5%,泥岩好烃源岩有机碳含量标准为3%;2）以低等生物为主的海相碳酸盐岩或泥岩,其可溶有机质氯仿沥青“A”族组分、Pr/Ph与Ph/nC₁₈关系、甾烷ααα（C₂₇、C₂₈、C₂₉）-20R含量、多环芳香“三芴”系列等参数既揭示了烃源岩的生源环境,也是鉴别母质类型的良好参数。阿姆河盆地上侏罗统海相泥岩和灰岩烃源岩评价标准与图版的建立,对国外海相盆地油气资源评价具有重要意义。