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《岩土力学》2017,(7):1983-1989
膨胀岩是一种特殊软岩,在干湿循环作用下容易崩解泥化。针对延吉膨胀岩,开展干湿循环作用下膨胀岩浸水崩解试验,研究其粒径变化规律。根据干湿循环后粒径分布,引入标准基础熵表征膨胀岩崩解特性,并与崩解比进行类比分析。研究结果表明:各粒组含量在前3次干湿循环中变化较大,第3次干湿循环后逐渐趋于稳定;随着干湿循环次数的增加,粗颗粒含量逐渐减少,细颗粒含量增加,土颗粒大小经历了由均匀到不均匀,再到均匀的过程;标准基础熵与崩解比存在明显的线性负相关关系,标准基础熵随着崩解比的增大而减小,表明利用标准基础熵表征颗粒分布规律是合理可行的;随着干循环次数的增加,标准基础熵先减小,后逐渐稳定,与级配曲线及其衍生指标变化规律相同,再次验证该方法的可行性和适用性,为膨胀岩的崩解破碎分析提供一种新的量化指标;膨胀岩路堑边坡开挖以后,应及时采取防水保湿措施,防止发生崩解泥化现象。 相似文献
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《岩土力学》2017,(7):1990-1998
红层泥岩受水的影响易诱发多种工程地质灾害,开展红层泥岩干湿循环崩解性质的研究具有重要意义。选取三叠系巴东组(T2b4)紫红色泥岩开展室内干湿循环崩解试验,每次干湿循环后筛分试样,通过称量获得各组分质量,并用图像处理技术提取每次筛分后岩石块体的形态特征参数。以此为基础用分形几何、灰色关联理论研究红层泥岩崩解过程中颗粒的分形与形态特征,从而建立评价红层泥岩稳定程度的模型。研究结果表明:巴东组紫红色泥岩室内干湿循环崩解试验中,粒径大于10 mm的块体崩解剧烈,且崩解过程主要集中在前8次循环,经历12次循环后停止;崩解过程中红层泥岩的分布分形维数在前8次循环中增加迅速,与红层泥岩崩解程度的变化规律相对应,随红层泥岩停止崩解而稳定在2.20;各粒组颗粒圆形度与覆盖盒维数的变化特征与红层泥岩崩解程度的变化规律也具有对应关系,随其崩解的停止而逐渐趋于稳定;灰色关联结果表明:崩解过程中红层泥岩圆形度的变化特征能更好地反映其崩解的状态,对工程建设中红层泥岩稳定程度的评价具有一定的指导意义。 相似文献
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滇中红层软岩微观结构及水理特性试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
滇中红层软岩具有成岩作用差、易产生较大变形、遇水易软化、易崩解等特征,本文采用环境扫描电镜试验和水理特性试验,对红层软岩的微观结构特征,崩解、膨胀、软化等水理特性进行了研究。试验结果表明,红层软岩矿物粒间空隙大多被粘土矿物填充,粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主,为混层结构,结晶程度相对较差,多数有蚀变的痕迹。具有微小裂隙的红层软岩在1~2次充分饱水烘干后,崩解性开始显现;随着干湿循环次数增加,岩样的质量变化呈减小趋势;干湿循环次数继续增加,崩解性指数趋于平缓。红层软岩由于风化作用影响程度和自然含水率的差异,岩体内部崩解张力具有明显不均匀性。经过自由浸水48h后,红层软岩的单轴抗压强度降低29.83%~58.47%,各地层软化系数在0.4~0.7之间,遇水后呈现显著软化效应。这些结果为红层软岩地区公路工程建设的工程地质研究提供了一定参考。 相似文献
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为研究干湿作用及应力状态对石膏质泥岩膨胀性的影响,采用自行设计的试验装置对采自平-绵高速公路天水2号隧道的原状岩样进行荷载耦合的干湿循环试验,就循环过程中及干湿循环后泥岩的宏观膨胀规律和细观膨胀机制进行分析。研究结果表明：（1）该试验装置可以实现干湿循环与特定应力状态（侧限压缩）的全过程耦合,且试样无自由表面,与地下岩体真实赋存状态较为接近;（2）当法向压力小于试样膨胀应力时,第1次吸水后试样有明显膨胀变形,在排水固结后可恢复的变形比例较小,而继续干湿循环,试样的胀缩变形将不再明显;（3）第1次干湿循环后,泥岩内矿物由颗粒胶结状态退化为絮状堆积状态,黏土化趋势明显,膨胀应力下降比例超过80%;(4)增加法向压力虽然可以减小甚至消除干湿循环过程中石膏质泥岩的膨胀变形,但无法抑制其细观结构的劣化;（5）通过有荷载的干湿循环,以一定的围岩变形为代价,可以减弱石膏质泥岩的膨胀性,但需要注意干湿循环也会降低石膏质泥岩的抗剪强度。上述结论对于石膏质泥岩地区隧道建设及地质灾害防治具有一定的指导作用。 相似文献
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地热能源是目前绿色建筑的发展趋势,但红层软岩分布地区出现的系列建筑地基病害问题与地源热系统关系尚不清楚。依托成都某建筑群事故调查项目,研究了有无地热系统作用下泥岩、石膏岩的工程特性,并基于室内试验模拟,研究了不同加热方式、不同温度及不同浸水时间等因素下岩石宏观力学特性和微观结构特征。结果表明：（1）同一场地有无地热系统对岩石力学性质影响甚微,但有地热系统时岩体中裂隙发育数量明显增多,累积张开度明显增大;（2）随着浸泡时间增加,泥岩最大含水率可达30%以上,石膏岩含水率超不过15%,泥岩浸水软化效应较石膏岩显著,二者力学指标随含水率增加呈负指数型下降,石膏岩因晶粒大小不同,离散性大;（3）天然状态下石膏岩呈脆性破坏,泥岩呈延性破坏,石膏岩水岩界面溶蚀作用效应显著,随着石膏岩由表及里溶蚀加剧,温度变化效应对岩体内生裂隙萌发起一定促进作用;（4）在20～50 ℃温度变化范围内,石膏岩抗压强度随温度呈抛物线变化,而泥岩单调升高;（5）地热管与岩体间填筑不密实容易形成渗水通道,改变水动力条件,动水作用下使石膏岩裂隙及软弱夹层溶蚀加剧,形成更大空洞,从而诱发沉降。 相似文献
6.
泥岩遇水易崩解泥化,特别是耦合荷载作用后,其力学性能衰减更加明显。为掌握泥岩在环境因素和外部荷载作用下的性能演化规律,开展了干湿循环与上覆荷载共同作用下的压缩特性试验。发现初次浸水后压实泥岩发生膨胀,但随着干湿循环作用的进行,泥岩试样发生压缩变形。然后,对压实泥岩试样进行孔隙分析,结果表明,泥岩孔隙分布呈现双峰特征,峰值大约位于0.3 ?m和10.0 ?m孔径处,干湿循环和荷载的作用引起孔隙体积减小,特别是对大孔径孔隙的影响最显著。最后,依据泥岩的膨胀、压缩和孔隙分布特征,提出了压实泥岩的孔隙-荷载-水分相互作用模型,将压实泥岩的孔隙体积分为团粒内孔隙和团粒间孔隙两类;分析了荷载-干湿循环引起泥岩团粒崩解破碎和充填团粒之间孔隙的演变过程。揭示了泥岩孔隙-水分-荷载的相互作用机制,为泥岩路基的填筑提供了理论参考。 相似文献
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三峡库区丰都段泥质岩的工程地质特性及其水稳性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
三峡库区丰都段基岩岸坡主要由J2—3泥质岩与砂岩互层组成。其中泥质岩(包括泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩)所占比例较大。根据野外调查和室内试验测试结果，三峡库区丰都段泥质岩普遍具有较高的成岩胶结程度，大部分泥质岩膨胀性弱或不具有膨胀性，因而具有良好的水稳性和崩解耐久性，并且随着粗颗粒含量的增大，泥质岩的水稳性明显提高。可以认为，三峡库区丰都段目前稳定的泥质岩岸坡在水库蓄水后仍将比较稳定。相对而言，粘粒含量较高的泥岩岸坡在水位波动带受干湿交替影响比较明显。 相似文献
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紫色泥岩水热条件下崩解过程的分维特性 总被引：2，自引：0，他引：2
以马头山组（K2m）、妥甸组（J3t）和下禄丰组（J1l）自然风干的紫色泥岩为研究对象,分别进行干湿、冷热和干湿冷热3种处理,并运用分维方法分析不同处理下紫色泥岩的崩解特性,发现分维数能比较准确地表征紫色泥岩的崩解过程：分维数越大,岩石破碎程度越高;分维数越小,岩石破碎程度越低。3种紫色泥岩在不同处理方式下崩解的分维数大小都是干湿冷热 干湿 冷热,可见,水热共同作用对母岩崩解的影响明显大于仅有水或热的作用。相同处理方式下3种泥岩的分维数大小为J3t J1l K2m,且在干湿和干湿冷热条件下J3t的崩解分维数与K2m和J1l的差异显著,这主要是由这3种泥岩的物理特性、元素组成以及其风化成度所决定的。 相似文献
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为研究酸雨作用下红砂岩干湿循环崩解特性,在室内配制pH值分别为4.7、5.3、6.0、7.0的溶液以模拟雨水,对恩施红砂岩开展干湿循环条件下的崩解试验,获得了崩解颗粒含量、崩解率与干湿循环次数、溶液pH值关系。结果表明:溶液pH值越低,试样崩解速率越快,完全崩解所需干湿循环次数越少;试样崩解曲线具有明显的阶段性,可分为前期缓慢崩解阶段、中期快速崩解阶段、后期缓慢崩解阶段;对红砂岩进行X射线衍射试验,获得其矿物成分及含量。在此基础上,探讨了酸溶液对红砂岩崩解特性影响机理,主要原因是红砂岩中碳酸钙与盐酸的化学反应导致孔隙、裂隙形成、扩展并贯通;崩解曲线具有阶段性,是由于干湿循环的不同阶段岩块表面积变化所导致。 相似文献
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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。 相似文献
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水岩长期作用下红层软岩体现出成岩作用差、易风化、易软化崩解等特点,给软岩工程设计与施工带来挑战。以滇中红层软岩地区所取泥岩试样为研究对象,首先对自然和饱水状态下岩样进行单轴和三轴压缩试验,分析水岩作用下软岩的力学特性;然后采用X射线衍射技术对不同含水状态下软岩微观结构进行对比研究;最后基于试验结果对滇中地区红层软岩遇水软化机制进行了探讨。研究结果表明:水岩作用下软岩力学性质劣化明显,岩石峰值抗压强度显著降低,岩体破坏程度提高;软岩黏土矿物颗粒吸水膨胀,微观结构由致密的团粒状转变为疏松多孔的不规则片状和鳞片状结构;伊利石等黏土矿物与水反应,产生的不均匀应力和大量微孔隙导致软岩内部结构破坏;红层软岩的遇水软化机制包括软岩矿物的溶蚀和次生作用、黏土矿物的吸水膨胀与崩解、软岩与水作用导致颗粒间胶结连结破坏等。 相似文献
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《岩土力学》2015,(9)
基于不同p H值溶液中泥质页岩的循环崩解试验,得到了不同粒径范围颗粒百分含量随崩解次数的变化关系。结果表明,p H值较小时小粒径的颗粒百分含量普遍较大,且随着崩解次数的增加而增大,最终趋于稳定。基于能量耗散原理,建立了岩石单次崩解后新增表面能及循环崩解累积新增表面能的计算公式,重点论述了p H值变化对泥质页岩崩解过程新增表面能的影响规律,结果表明:随着崩解循环次数的增加,岩石表面能单次增量越小,酸碱度变化对泥质页岩崩解表面能单次增量的影响较大;p H值越小,岩石循环崩解累积表面能增量越大,且趋于稳定所需的循环次数越少,说明酸性溶液有助于加速泥质页岩的崩解,碱性溶液对泥质页岩的崩解影响较小。最后,建立了泥质页岩崩解过程中能量耗散量预测的对数函数表征公式,分析认为,模型参数随p H值的增大基本呈相似的递减规律。 相似文献
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三峡移民安置区泥灰质岩岩溶风化灾变性分析 总被引：5，自引：2，他引：3
三峡移民安置区三叠系巴东组( T2b )泥灰质岩的岩溶风化问题是新近发现的重大工程地质问题。泥灰质岩具有灰岩和泥岩双重特性,在灰质成分遭受溶蚀的同时,泥质成分遭受风化,由此引起岩性的复杂变化,由室内测试得出,深灰色泥质灰岩经岩溶风化后, CaCO3 含量呈降低的趋势, Fe2O3 含量和蒙脱石含量增高,演变为一系列风化岩和残坡积土,包括灰绿色泥灰岩、黄绿色泥灰岩、粉红色钙质泥岩、棕红色钙质泥岩、棕红色泥砾层、黄褐色膨胀土,在深处地下水富集带,泥灰质岩则被溶蚀成为杏黄色泥质条带。随着岩性的变化,岩石的力学强度不断降低、完整性不断弱化,并可能产生普遍的地面不均匀沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流及地面塌陷地质灾害,这些问题必须在移民迁建以及将来城镇运行过程中引起高度重视。 相似文献
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内蒙古二连盆地白音查干凹陷热水沉积序列探讨 总被引：2，自引：0，他引：2
近年来在内蒙古二连盆地白音查干凹陷下白垩统发现一套夹于深-半深湖相泥岩中,富含泥级钠长石、铁白云石、钠沸石、水镁铁石、重晶石等特殊矿物成分的热水沉积岩。该套岩石测井曲线上显示出异常高的自然伽马（GR=700~1 100 API）,为正常泥质岩自然伽马值的2~4倍,电阻率出现特高（2 000 Ω·m）-特低（0.2 Ω·m）的剧烈变化。根据热水沉积岩的岩石学特征,通过多口单井岩芯的详细解剖,结合相应的测井响应特征,可将腾格尔组-都红木组的热水沉积岩划分为四个旋回,每一旋回呈现低自然伽马值岩性段--尖峰状高自然伽马值岩性段特征,所对应的岩性序列可将热水沉积过程划分为三个阶段:初期为热液溢流期,主要在正常湖相泥岩中形成白云石及沸石纹层、条带或夹层,相应的岩石为低自然伽马的白云质沸石质泥岩;随后随着热液活动增强,出现喷流,使初期溢流形成的半固结白云石沸石纹层发生变形破碎,形成具有同生变形构造的白云质泥岩、白云石沸石内碎屑颗粒岩,测井曲线上仍然显示为低自然伽马特征;最后由于热液活动能量衰减,再次进入缓慢溢流阶段,形成高自然伽马泥质白云岩及部分白云质泥岩。 相似文献
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江汉盆地是我国典型的内陆盐湖盆地,位于其中部的潜江凹陷发育盐间细粒沉积,近期油气勘探取得突破。为研究其沉积特征及其对页岩含油性的控制,本文基于岩心和多种测试方法将盐间细粒沉积划分出8种岩相,分别是含灰泥质云岩、云质混合细粒岩、泥质混合细粒岩、灰质混合细粒岩、灰质泥岩/泥岩、云质泥岩、硫酸盐质混合细粒岩和云质/泥质钙芒硝岩。岩相组合有A和B两种:A类岩相组合为含灰泥质云岩、云质混合细粒岩和泥质混合细粒岩,夹少量灰质混合细粒岩、云质泥岩、硫酸盐质混合细粒岩和云质/泥质钙芒硝岩;B类岩相组合为云质泥岩、硫酸盐质混合细粒岩、云质/泥质钙芒硝岩,夹少量灰质泥岩/泥岩和泥质混合细粒岩。A类岩相组合富集碳酸盐质矿物且有机质含量高,岩心上表现为灰黑色泥质岩(泥质混合细粒岩和灰质混合细粒岩)与黄褐色云质岩(含灰泥质云岩和云质混合细粒岩)频繁更替,其中夹有白色硫酸盐质岩,呈透镜体状或层状产出,说明当时环境的盐度较低,镜下纹层大部分呈较为连续的微波状或水平状。其沉积特征反映了A类岩相组合的形成环境为还原性较好、盐度较低的深水区。B类岩相组合硫酸盐矿物含量和有机质含量较低,岩心上表现为白色高硫酸盐质岩夹有黑色泥质层或黄褐色云质层,镜下观察为呈菱形片状钙芒硝,常见穿插双晶,可见明显的粒序变化,云质含量高的薄片镜下为无纹层特征。其沉积特征反映了B类岩相组合形成环境为还原性较弱、盐度较高的较浅水域。本研究将V/(V+Ni)、(S1+S2)/TOC、Sr/Ba和Ga/C31H指数等地化参数与岩相特征相结合,进一步佐证了上述观点,并且补充说明了A类岩相组合形成于气候湿润的环境,而B类岩相组合形成环境较为干旱,且将盐间沉积划分为B、A、B三个阶段,对其进行了沉积模式的研究。结果表明:第一、三阶段气候干旱且水深较浅,湖水析出大量盐类,主要发育B类岩相组合,且硫酸盐矿物的增加使硫酸盐还原菌氧化有机质,不利于有机质富集;第二阶段降雨增加,大量淡水注入致使水体淡化且深度变深,这时水体分层性较好,还原性较强,发育A类岩相组合,有机质的保存条件好。由此可见,矿物组分上为灰泥质或云质含量高且岩心具有水平层理、镜下纹层特征明显的岩相,以及湿润气候下的还原性较强、盐度适宜且水体分层性好的深水环境等沉积特征,有助于形成含油性较好的页岩。因此,低TOC含量的B类岩相组合不是油气富集的主要岩相,富集的硫酸盐矿物会稀释有机质浓度,岩相所处的高盐度环境也会减缓微生物活动;而高TOC含量的A类岩相组合为油气富集的主要岩相,频繁的降雨稀释水体盐度,为可以产生有机质的浮游微生物创造了良好的环境,且所含云质纹层矿物间孔隙发育,有利于烃类的存储,所以成为该区内的优质烃源岩,是油气勘探开发的有利岩相。 相似文献
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考虑荷载与浸水条件的预崩解炭质泥岩变形与强度试验 总被引：1，自引：0，他引：1
预崩解炭质泥岩作为路堤填料已在我国西南地区路堤工程中广泛应用,为研究荷载与浸水条件下预崩解炭质泥岩变形与强度特性,研发一套可综合考虑多因素影响的湿化变形试验装置,并设计正交试验方案开展预崩解炭质泥岩湿化变形与直剪试验。结果表明:在加载初期和首次浸水时,预崩解炭质泥岩将产生较大竖向变形,分别为压缩变形和湿化变形,竖向荷载、循环次数、浸水时间、压实度、含水率对预崩解炭质泥岩竖向变形影响程度依次降低;预崩解炭质泥岩湿化变形过程中抗剪强度的变化主要源于黏聚力的变化,各因素对黏聚力的影响程度由强至弱依次为循环次数、浸水时间、竖向荷载、压实度及含水率;抗剪强度随竖向变形的增加先急剧降低后逐渐趋于稳定,拟合得到抗剪强度与竖向变形的函数关系式,可为炭质泥岩变形计算及工程实践提供一定参考依据。 相似文献
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《岩土力学》2021,(4)
预崩解炭质泥岩作为路堤填料已在我国西南地区路堤工程中广泛应用,为研究荷载与浸水条件下预崩解炭质泥岩变形与强度特性,研发一套可综合考虑多因素影响的湿化变形试验装置,并设计正交试验方案开展预崩解炭质泥岩湿化变形与直剪试验。结果表明:在加载初期和首次浸水时,预崩解炭质泥岩将产生较大竖向变形,分别为压缩变形和湿化变形,竖向荷载、循环次数、浸水时间、压实度、含水率对预崩解炭质泥岩竖向变形影响程度依次降低;预崩解炭质泥岩湿化变形过程中抗剪强度的变化主要源于粘聚力的变化,各因素对粘聚力的影响程度由强至弱依次为循环次数、浸水时间、竖向荷载、压实度及含水率;抗剪强度随竖向变形的增加先急剧降低后逐渐趋于稳定,拟合得到抗剪强度与竖向变形的函数关系式,可为炭质泥岩变形计算及工程实践提供一定参考依据。 相似文献