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为研究压实作用对泥岩膨胀性及水分迁移的影响,将碾碎过筛泥岩以不同干密度分层夯实到自制试验箱中进行试验,采用高精度位移传感器和TDR-4型湿度传感器进行数据采集,并采用体式显微镜对泥岩颗粒进行微观结构分析。研究结果表明:不同压实作用下泥岩膨胀过程均经历初期快速陡增阶段、中期膨胀减缓阶段和后期膨胀稳定阶段;体积含水率增大过程均经历跳跃式快速增长阶段、外凸弧线缓慢增长阶段和后期稳定阶段;随着干密度的增加,其稳定膨胀量和稳定膨胀率近似呈线形增加;水分在泥岩中的迁移与泥岩自身膨胀挤密和大气影响深度相关,干密度越大,膨胀挤密效果越明显,大气影响深度越小,其水分迁移速度越小;泥岩颗粒孔隙较为发育,连通性较好,可为水分迁移提供通道;泥岩浸水膨胀后呈泥质状态,颗粒间黏结发生破坏。研究可为膨胀泥岩地区高速铁路的修建提供参考依据。 相似文献
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投影寻踪模型在膨胀岩判别与分级中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
由于泥质岩富含黏土矿物,尤其是成岩程度较低的中新生代泥质岩常具有显著的膨胀性,而成为膨胀岩的主要类型。在对现有膨胀岩判别指标进行全面分析后,提出以蒙脱石含量、胶结系数和比表面积作为泥质岩膨胀性判别与分级的三大指标。基于投影寻踪模型方法,以新疆大坂隧洞工程中采集的20个泥质岩样为样本进行了分析。根据20个样本最优投影值的移动平均趋势线,该处泥质岩的膨胀性可分为非膨胀、微膨胀、弱膨胀和强膨胀4个等级。与较为常用的岩块干燥饱和吸水率指标判别结果基本一致,结果表明,所选指标和方法是可靠的。 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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利用研制的膨胀土连续吸水试验装置,得到了强膨胀土连续吸水膨胀过程的测试曲线。通过对试验曲线及试验现象的深入分析,探讨了膨胀土吸水膨胀过程的阶段性、驱动力、膨胀机理等问题。研究结果表明:连续吸水试验装置提供测试膨胀土连续吸水过程的方法;膨胀土吸水膨胀过程的驱动力是黏土矿物颗粒的吸附作用,毛细作用只是起到传输水分的作用;吸附在黏土矿物颗粒表面膨胀土吸水膨胀过程是以黏土矿物颗粒为吸附中心,黏土矿物不断水化的过程;进入土体中的水分一部分存贮在土体孔隙中,一部分形成结合水膜,导致土体膨胀的是吸附在黏土矿物颗粒表面的结合水膜的体积变化。 相似文献
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基于岩土体膨胀性是其含水量的函数的认识,提出了岩土体吸水膨胀应力系数的概念。从膨胀应力与含水率的变化关系出发,研制出吸水膨胀应力系数试验装置;根据试验得到的膨胀应力与含水率增量的关系曲线和计算得到的岩土体吸水膨胀应力系数,对不同状态与类型重塑土样吸水膨胀应力系数的变化规律进行了深入研究。试验研究结果表明:试验装置所测土样的最终含水率误差在1.0%左右,能够较好地得到不同岩土体的吸水膨胀应力系数;由于黏土颗粒水化程度的不断增加,各岩土体的膨胀应力都随含水率的增加而增大,且膨胀应力与含水率增量呈线性关系;初始含水率15.0%条件下云南呈贡强膨胀土、成都弱膨胀土、成都粉质黏土的膨胀应力系数分别为92.2(kPa/%)、42.6(kPa/%)、0.9(kPa/%),是由于不同类型岩土中黏粒含量的差别,导致不同类型岩土体的膨胀应力系数有较大的差别;膨胀应力系数能够有效地区分岩土体的膨胀性,可以用膨胀应力系数对岩土体的膨胀性进行分类。 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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红层泥岩是一种典型侏罗系沉积岩,其含有微量黏土矿物,易遇水软化、失水崩解,具有一定膨胀性,是引起兰新高速铁路路基持续上拱变形的一个重要因素,故重新判定该种土体膨胀性对高速铁路无砟轨道设计和施工具有重要意义。为此,选取等效蒙脱石含量、阳离子交换量、自由膨胀率和液限为泥岩膨胀性判别指标,通过兰新高速铁路上拱地段大量钻孔实测资料,提出了泥岩膨胀等级分级标准,采用改进层次分析法、基尼系数法和直觉模糊理论确定了判别指标组合权重,基于逼近理想解排序法(TOPSIS法)建立了泥岩膨胀性直觉模糊综合评价模型。结果表明：直觉模糊综合评价模型将泥岩膨胀性进行了定量化,克服了同一试样不同指标属于不同等级判别缺陷;室内膨胀量试验验证了膨胀等级分级标准和直觉模糊综合评价模型对兰新高铁地基泥岩适用性和准确性。研究成果对地基红层泥岩高速铁路路基长期持续上拱变形风险评估和工程控制措施提供技术支撑。 相似文献
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通过对南宁市201个工程第三系泥岩资料进行的分析,对各物理、力学及膨胀性指标进行统计研究,为南宁盆地地下工程的参数选取提供参考。研究表明,南宁第三系浅表层风化泥岩物理指标变异性较小,尤其在95%置信区间取值范围偏差较小,在参数分析时可作为常量考虑; 而力学指标和膨胀特性指标数据变异性较大,需要考虑其差异性。南宁第三系泥岩具有抗压强度高,压缩性低,抗剪强度高,黏聚力大的特点。膨胀特性指标方面,南宁第三系泥岩的自由膨胀率与其他城市膨胀岩土相比偏低,为弱膨胀性岩土; 膨胀力因岩组成因和风化程度不同差异较大,建议在参数选取时针对具体工程考虑。 相似文献
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通过对南宁市201个工程第三系泥岩资料进行的分析,对各物理、力学及膨胀性指标进行统计研究,为南宁盆地地下工程的参数选取提供参考。研究表明,南宁第三系浅表层风化泥岩物理指标变异性较小,尤其在95%置信区间取值范围偏差较小,在参数分析时可作为常量考虑;而力学指标和膨胀特性指标数据变异性较大,需要考虑其差异性。南宁第三系泥岩具有抗压强度高,压缩性低,抗剪强度高,黏聚力大的特点。膨胀特性指标方面,南宁第三系泥岩的自由膨胀率与其他城市膨胀岩土相比偏低,为弱膨胀性岩土;膨胀力因岩组成因和风化程度不同差异较大,建议在参数选取时针对具体工程考虑。 相似文献
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针对现有规范中红层泥岩膨胀力测试结果偏小问题,自主研制了膨胀性岩石三轴膨胀力测试装置。采用先放试样后加约束的方式克服了岩石与容器壁有释放变形空隙的局限性,解决了膨胀力测试结果偏小的问题。通过膨胀土和红层泥岩三轴膨胀力的测试研究,检验了三轴膨胀力测试装置的合理性和有效性,初步总结了红层泥岩三轴膨胀力的变化规律。研究结果表明:三轴膨胀力测试装置及其测试方法能够克服传统固结仪试验方法的局限性,具有较好的实用性,可以适用于膨胀土和膨胀岩三轴膨胀力的测试;红层泥岩三轴膨胀力多数是在MPa的量级,传统固结仪测试的膨胀力多数是kPa量级,更新了现有红层泥岩膨胀力较小的认识;通过对试验结果的分析和膨胀后试样的观察,发现红层泥岩的膨胀机制与膨胀土的膨胀机制是不同的;红层泥岩主要是新鲜岩石表层吸水膨胀、泥化崩解,泥化层剥蚀后,新鲜面再次吸水膨胀、泥化崩解,这是一个逐层循环膨胀的过程。 相似文献
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红色粉砂质泥岩和泥质粉砂岩是巴东组特殊性岩土的代表,具有遇水易崩解特性。根据岩样单轴压缩试验,基于PFC2D程序,建立中硬岩、软岩单轴压缩试验数值模型;模型选用平行黏结颗粒接触模型。根据应力-应变曲线特征,采用分段定量参数标定法对软岩试样的细观参数进行标定;且通过调整法向和切向黏结强度比值σc/τc,控制试样单轴压缩破坏模式;分别对不同风化程度的粉砂质泥岩和泥质粉砂岩在饱和、天然状态下单轴压缩试验过程进行模拟;并分析了试验过程中颗粒法向接触力、切向接触力、配位数、孔隙度等细观组构参数的分布特征和演化规律。研究结果表明:该数值方法能够很好地模拟中硬岩、软岩的单轴压缩试验过程,除中风化粉砂质泥岩外,风化程度和浸水条件仅能影响试样颗粒接触力在统计角度范围的大小,不能影响其分布形式;同时,风化程度和浸水条件延长了配位数显著下降的加载时间,配位数随裂缝数量的增加而减小;浸水条件和风化程度对泥质粉砂岩的孔隙度演化影响较大;风化程度对粉砂质泥岩孔隙度演化影响较大,而浸水条件影响较小。 相似文献
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Houjiang Zhang Amoussou Coffi Adoko Zhaojun Meng Hao Wang Yuyong Jiao 《Geotechnical and Geological Engineering》2017,35(1):263-275
Expansive clay minerals can be a serious threat to underground rock structure because of their swelling behavior when absorbing water. Roof and wall collapse as well as large deformation were observed in Xiaotun Coal Mine, Guizhou Province, China. This paper studies the characteristics of expansive clays in order to understand the mechanism of the mudstone tunnel failures in the mine. The physical and mechanical properties of the tunnel surrounding rock samples, including mudstone, silty mudstone, argillaceous siltstone and fine sandstone were determined. X-ray diffraction analysis was conducted to determine the mineralogical composition while the scanning electron microscope was used to examine the internal structure of the different samples. The results indicate that the illite–smectite and the montmorillonite are the main minerals composing the rock samples. A series of micro-cracks and pores occur in the samples which suggest a good hydraulic conductivity. The results indicate that the mudstone has poorer mechanical properties in comparison to the fine sandstone. Also, the Flac3D numerical simulations were conducted and it was shown that the large deformations were consistent with the field observation due to weak mechanical properties of the surrounding rock under seepage action especially with the increase of water head and porosity. It is concluded that internal structure and mechanical strength of the mudstone is weakened by the illite–smectite and the montmorillonite mineral content as well as the combined action of underground water causing physical disintegration. 相似文献
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渤南洼陷沙三下亚段泥页岩储集空间研究:以罗69井为例 总被引：1，自引：0，他引：1
济阳坳陷渤南洼陷沙三下亚段泥页岩厚度大、分布广,主要发育了深灰色泥岩、灰质泥岩、油泥岩、泥质灰岩和黄褐色—灰褐色油页岩。泥页岩的有机碳含量高,最高可达9.0%;生烃潜量高,最高可达82.6mg/g;演化程度高,最高可达3.0%;该区泥页岩既是良好的烃源岩,也是页岩油气赋存的有利场所。为研究该区沙三下亚段页岩油气储集空间,文中通过岩心观察、偏光显微镜、扫描电镜等手段,认为研究区泥页岩储集空间中裂缝包括构造裂缝、层间微裂缝、超压破裂缝;空隙主要为微孔隙,包括黄铁矿晶间孔、粘土矿物晶间孔、方解石晶间孔。总体上来讲,储集空间以构造张裂缝、层间微裂缝、粘土矿物晶间孔及方解石晶间孔为主导。通过对比不同岩相间储集空间的类型与特征,认为沙三下12下、13上砂组纹层状泥质灰岩为储集性能最好的岩相。 相似文献
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南阳膨胀土裂隙面强度试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
裂隙性是膨胀土的基本特性之一,膨胀土中原生裂隙面的存在往往导致膨胀土边坡的失稳。选取南水北调中线工程南阳段膨胀土进行裂隙面强度特性试验,提出了裂隙面强度三轴试验新方法。首次将计算机X射线断层扫描技术引入裂隙面的强度试验,通过测量裂隙面真实产状,准确分析裂隙面上的破坏应力,提出了裂隙面强度参数的整理方法。研究成果表明,裂隙面的峰值强度不仅远小于两侧土的峰值强度,而且也小于两侧土的残余强度;裂隙面强度较低的原因主要是其具有较高的含水率、蒙脱石含量以及颗粒排列定向度。地下水淋滤作用对于膨胀土裂隙面存在3个方面的影响：微观上使得膨胀土中铁的氧化物由三价转变为二价,形成与两侧土颜色完全不同的灰白色裂隙黏土;细观上改变了母体土的矿物成分和颗粒排列结构,使得裂隙填充物具有较高的蒙脱石含量和颗粒定向度;宏观上形成了裂隙面与两侧土体力学强度的显著差异。 相似文献
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黏性土中细粒表面水膜是影响其物理力学性质的内在因素。经典土力学一般将土粒表面水膜分为强结合水和弱结合水,即所谓双电层模型,弱结合水的存在是土具有可塑性的原因,强弱结合水的界限含水率为塑限,该模型很好地解释了黏性土的稠度变化及其有关的物理力学行为。然而,通过等温吸附试验发现,土粒表面还存在吸附水膜,对非饱和土高吸力段的物理力学特性有重要影响。为此,本文将黄土颗粒表面水膜分为单层吸附水、多层吸附水、强结合水、弱结合水和自由水5种类型。取甘肃正宁Q2最顶层的L2黄土试样,采用等温吸附和液限、塑限测试,对该黄土样和其中的单矿物颗粒各水膜之间的界限含水率进行了定量表征,并测试黄土试样的土水特征曲线（SWCC）,在SWCC上界定了这些界限含水率与基质吸力的关系。当水汽压很低时,土粒表面的吸力来自水的偶极分子与颗粒表面离子间的静电引力,形成单层吸附水,水膜厚度为1个水分子直径;离颗粒表面超出水分子直径的地方,吸力来自范德华力,水的偶极子相互靠拢呈定向排列,形成了多层吸附水;当土粒周围水分增加,颗粒表面未平衡掉的分子引力又可吸引更多的极化水分子,此时在吸附水的周围形成结合水,结合水又分为强结合水和弱结合水;吸附水和结合水膜以外的水为自由水。 相似文献
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混积岩储层特征--以酒泉盆地青西凹陷下白垩统混积岩为例 总被引：2，自引：0，他引：2
混积岩是指陆源碎屑与碳酸盐组分经混合沉积作用而形成的岩石,广义混积岩包括由陆源碎屑与碳酸盐组分在空间上构成交替互层或夹层的混合。本文在大量资料调研基础上,结合酒泉盆地青西凹陷下白垩统混积岩储层薄片观察、场发射扫描电镜观察、全岩及黏土矿物分析、压汞测试、纳米CT等研究工作,分析了混积岩储层岩性组合、储层特征等。宏观上,混积岩岩性复杂多样,由白云质泥岩、泥质白云岩、灰质泥岩、灰质白云岩、白云质灰岩等组成,剖面上呈现大段厚层式、厚夹薄层式、近等厚互层式三种组合样式;微观上,黏土矿物、碳酸盐矿物及有机质等呈纹层状或块状分布;储集空间主要为微-纳米级的粒间孔、粒内孔以及微裂缝,矿物组成及其含量是影响储集空间类型的一个主要因素;多数混积岩储层孔隙度、渗透率低,为致密储层。 相似文献