膨胀性硅藻土的力学性质及其灾害效应研究

在云南保山－腾冲高速公路建设中,遇到了与膨胀性硅藻土相关的边坡稳定问题。通过对云南腾冲五合乡、芒棒乡、团田乡多个地质剖面现场调查和室内物质成分、微观结构分析、力学性质测试表明,云南腾冲新近纪芒棒组硅藻土是一种富含膨胀性黏土矿物的黏土质硅藻土,在性状上属于膨胀性极软岩。天然硅藻土具有很强的结构性,导致其物理性质与力学性质的关系与传统岩土力学规律极不相符,如孔隙比高达2.20～2.78、液性指数为0.66～2.73的天然硅藻土单轴抗压强度竟高达1.09～2.11 MPa。综合研究表明,云南保山－腾冲高速公路建设中黏土质硅藻土边坡的滑坡灾害、风化剥落灾害与其工程特性密切相关。     

泥质岩膨胀各向异性与循环胀缩特征

采用自主开发研制的软岩膨胀试验装置,对新生代煤系地层中泥质岩进行膨胀试验研究,分析了泥质岩膨胀各向异性以及循环胀缩特性,并结合SEM试验结果,探讨了膨胀各向异性和循环胀缩特性的形成机制。结果表明:泥质岩膨胀性随岩样端面与层理面夹角的增大而减小,具有明显的各向异性;泥质岩所含黏土矿物颗粒排列的择优取向导致了泥质岩吸水膨胀的各向异性,可通过膨胀各向异性系数进行定量描述;随着干湿循环次数的增加,泥质岩绝对膨胀率增加,趋于某一稳定值;相对膨胀率和相对收缩率降低,亦趋于某一稳定值;泥质岩循环胀缩特性是干湿循环过程中矿物颗粒排列方式改变和微裂隙萌生扩展的能量耗散共同作用的结果。     

望湘岩基南部单元—序列体制的探讨

笔者在前人资料的基础上,通过部分野外调查工作,应用侵入体一单元一序列三级体制,将望湘岩基南部侵入体重新厘定,归并为8个单元,组合成两个序列。认为这两个序列是相隔4 Ma的同源岩浆两次脉动式上侵的结果,8个单元是两次岩浆上侵后分别结晶分异的产物。根据野外的接触关系,确认汉家山单元(B岩型)的定位时间晚于坝头岭单元和朱家冲单元(C岩型)。并依据各单元的矿物成分、化学成分、微量元素含量的变化,重新厘定了岩浆的演化顺序。     

中国煤矿膨胀型软岩工程地球化学研究

膨胀型软岩由于其性质的复杂和工程的严重危害性而成为当前岩石力学和工程地质学领域中最复杂的理论和工程问题之一。膨胀型软岩系指那些能与水发生物理化学反应使含水量或体积发生变化的软岩。由于不同煤矿工程的膨胀型软告形成的地质时代不同，成岩胶结程度不同，成因类型和发育规律的差异，而导致其力学化学行为也有明显差异。因此所选择的支护方式也不一样。软岩工程地球化学行为的研究，既要注意环境应力对岩石性质的影响，更要重视岩石在环境应力作用下所发生的一系列物物理化学变化对岩石自身性质影响的研究。     

武汉地铁三号线土层盾构开挖引起的地表沉降研究

为了研究红黏土的变形特性,使用常规固结仪和自制收缩仪,对压实桂林红黏土进行了无荷载条件下4次膨胀和收缩试验。结果表明:红黏土的胀缩变形过程是不可逆的;随着干湿循环次数增加,膨胀试验试样高度变化较小,收缩试验试样高度逐渐增大,膨胀变形和收缩变形均呈逐渐减小趋势;稳定后膨胀率和收缩率均逐渐减小,收缩系数不断减小,最终趋于一个较稳定数值;采用绝对膨胀率、绝对收缩率、相对膨胀率、相对收缩率等参数可以定量分析干湿循环作用下压实红黏土的胀缩变形程度及其变化规律。     

浅议非饱和土基坑无支护开挖深度的确定

在D.G.Fredlund等的非饱和土抗剪强度理论及其延伸的Rankine土压力公式以及国内学者卢肇钧等近年来的研究成果(用膨胀力代替基质吸力来刻画非饱和土的抗剪强度)的基础上,推导了含膨胀力的非饱和土竖直边坡临界高度的计算公式,初步探讨了非饱和土基坑无支护开挖深度的确定方法。     

储层中蒙脱石碱溶相变缩膨实验研究

蒙脱石作为常见的粘土矿物,广泛存在于含油气盆地中。针对由于蒙脱石具有强烈亲水性,遇水体积可膨胀至原体积的数倍甚至数十倍,从而造成油气储层的水敏损害这一实际问题,对蒙脱石在强碱条件下发生结构变化与物相转变,实现降低其亲水性进行了详细的实验研究。探讨了天然钙基蒙脱石与天然钠基蒙脱石在80℃,1 mol/L KOH溶液中所发生的相变过程;通过XRD、SEM、TEM等测试手段分析查明其碱溶相变最终产物主要是微米级纤维状、柱状、颗粒状的菱沸石和麦钾沸石,均为不具膨胀性的架状硅酸盐矿物;最后通过自由膨胀实验证实蒙脱石碱溶产物膨胀性较原矿物显著降低。研究成果为转化油气盆地中"水敏性"粘土矿物,降低油气储层水敏损害,保护储层与提高采收率,提供了新的思路。     

淮南,铁法煤矿膨胀型软岩力学化学特征

膨胀型软岩由于其性质的复杂性和工程的严重危害性而成为我国煤矿工程研究中最复杂的问题之一。膨胀型软岩能与水发生物理化学反应使含水量或体积发生变化，是地质历史长期作用的产物，随着时间场和空间场的不同，其力学化学特征有明显的差异，作者根据对淮南５个煤矿、铁法２个煤矿软岩的实际研究，总结二者在成份、物理化学特征、力学性质以及膨胀机制等方面的差异，为工程有效支护提供理论依据。     

膨胀土膨胀特性的变化规律研究

研究了击实膨胀土的膨胀压力p与50 kPa下的膨胀率 随干密度、饱和度及含水量的变化规律。结果表明：p和 与干密度 、含水量 、饱和度 的关系及p- 间的关系皆可用幂指数函数描述;在不同条件下, , , 中的某一个或两个因素可更好地描述p和 的变化规律,一般在高含水量范围含水量因素与干密度因素等价;在低含水量范围含水量因素与饱和度因素等价;含水量一定时干密度因素与饱和度因素等价;存在一临界干密度,干密度大于临介干密度时,膨胀力随饱和度的增加而减小,反之则增加。     

铜街子水电站坝基岩石单轴压缩与侧限膨胀的试验研究

通过对铜街子水电站坝基岩石进行单轴压缩与侧限膨胀试验,得出了单轴压缩条件下该区膨胀岩发生体胀、非膨胀岩发生体缩的结论.反映在试验现象上,表现为单轴压缩载荷下非膨胀岩受拉破坏和膨胀岩受剪破坏模式.基于细观力学理论对这一现象进行了探讨.铜街子水电站基础岩石的膨胀性质具有重要的工程意义,膨胀性增加了岩石内部的压应力,提高了岩石的抗剪性能,同时膨胀过程中岩石细观结构变化引起其孔隙减小,从而降低了水的渗透能力,有利于基础的稳定.