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1.
《岩土力学》2017,(1):101-108
采用MTS815岩石力学试验系统与自制的胶结充填体制作装置,对骨架颗粒满足Talbol级配理论的废石胶结充填体进行单轴抗压试验研究,分析了Talbol幂指数、初始孔隙度、胶结材料种类及含量对充填体强度及变形特性的影响规律。结果表明:充填体单轴抗压强度、弹性模量、变形模量均随Talbol指数n呈先增大、后减小的趋势;采用2次多项式拟合充填体单轴抗压强度与骨架颗粒Talbol指数的关系,得到了使充填体强度及变形特性达到最优的Talbol指数n=0.45。充填体单轴抗压强度基本上随其初始孔隙度的增大而减小,但当孔隙分布均匀性较差时,其试验结果具有一定差异。满足Talbol分布的充填体强度随其胶结材料胶结性能的提高而逐渐增大,其中水泥胶结充填体单轴抗压强度可以达到黏土胶结充填体的6倍以上。另外,胶结材料含量的提高同样可以增大充填体的强度,并能够相应地缩短其应力-应变曲线中的孔隙压密阶段。 相似文献
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为探究不同充填间隔时间(FTS)和料浆浓度对胶结充填体长期强度影响机制,配制70%、72%、75%三个浓度、充填间隔时间为12、24、36、48 h的两分层胶结充填体试件,开展单轴抗压强度(UCS)试验并探究其力学特性及其破坏形式。试验结果表明,（1）胶结充填体峰值抗压强度随充填间隔时间增大而呈递减趋势,充填间隔时间一定时胶结充填体抗压强度随料浆浓度增大而增大,且峰值抗压强度与充填间隔时间呈多项式函数规律;（2）胶结充填体试件加载过程中表现为压密阶段、线弹性阶段、裂纹扩展阶段和破坏发展4个阶段,随充填间隔时间延长,胶结充填体的破坏形式可能表现为张拉破坏–拉剪破坏过渡–拉剪混合破坏的损伤模式。研究结论能够为后期充填体强度设计和稳定性控制提供有益参考。 相似文献
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充填体分层现象在分段或阶段嗣后填充采空区过程中较为常见。设置65%、70%、72%和75% 4个浓度,填充次数为1、2、3和4制作不同分层胶结充填体试件,进行单轴压缩试验探究其力学强度及其破坏模式。试验结果表明：（1）相同浓度条件下,随着填充次数增多,胶结充填体的单轴抗压强度弱化效应越明显,而当浓度在65%～75%之间变化时,对应强度折减系数介于0.592～0.967;（2）充填体单轴抗压强度与填充次数之间满足二次多项式函数关系,而与料浆浓度呈对数函数分布;（3）不同分层胶结充填体的破坏模式主要表现为共轭剪切破坏和贯穿分层面的张拉破坏。低强度夹层可能是导致分层胶结充填体强度降低的原因,能够为后期填充采空区的充填体强度设计提供可靠的理论依据。 相似文献
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致密砂岩储层孔隙结构成因机理分析及定量评价——以鄂尔多斯盆地姬塬地区长8油层组为例 总被引：4，自引：0，他引：4
利用普通薄片、铸体薄片、物性分析和压汞曲线等资料,对姬塬地区长8油层组储层的微观孔隙结构特征及其成因机理等进行了研究.结果表明沉积物在地质历史时期经历的压实、胶结、溶蚀和破裂等一系列成岩作用对储集岩孔喉特征影响显著,成岩作用的不均一性导致了储层宏观物性和微观孔隙结构的差异.通过视压实率、视胶结率、视溶蚀率和视微孔隙率等参数的计算阐明了压实、胶结、溶蚀等对排驱压力和分选系数等孔隙结构特征参数的定量控制.选取成岩综合系数作为成岩作用强度及其组合的定量表征参数,其与排驱压力、分选系数、储集层品质指数和分形维数等均具良好的统计相关关系,不同的孔隙结构类型具有不同的成岩作用组合特征以及成岩综合系数值,因此成岩综合系数可作为不同孔隙结构类型的定量表征参数.在对影响孔隙结构特征的成岩作用类型和强度组合深入剖析的基础上,通过成岩综合系数可实现储集岩孔隙结构的定性划分和定量评价. 相似文献
5.
《岩土力学》2017,(Z1):263-270
采场中充填体的几何结构和力学特性是影响充填体质量的控制性因素。通过开展充填料浆流动沉降相似模拟试验及充填体单轴和常规三轴压缩试验,揭示采场充填体的结构特征与强度分布规律,研究不同围压下不均匀充填体的变形特征与破坏模式。结果表明,(1)采场内充填体存在两个分界面和粗骨料、细骨料及灰砂3个不同区域,沿充填料浆流动方向,充填体的强度呈减小–增加–减小的"S"型分布;(2)充填体三轴压缩轴向应力–应变曲线包括压密、弹性、屈服、应变软化、残余强度5个阶段,相同区域充填体的强度随围压增加而上升,相同围压下不同区域的充填体强度大小依次为灰砂区域细骨料区域粗骨料区域。不同区域充填体的黏聚力大小依次为灰砂区域细骨料区域粗骨料区域,内摩擦角大小依次为粗骨料区域细骨料区域灰砂区域;(3)随围压的增大,充填体宏观破坏裂纹呈增多的趋势,宏观破坏主要为单斜面剪切破坏、张剪复合破坏和"Y"型破坏3种破坏形态。研究成果能为采场的充填钻孔数量与位置设计及稳定性分析提供理论依据。 相似文献
6.
《岩土力学》2020,(10)
为了揭示金属矿尾废胶结充填体(CWRB)破裂过程中的细观力学特性及尾废胶结协同作用机制,采用单轴压缩实时CT扫描力学试验对废石含量(WBP)为0%(全尾砂胶结充填体)、30%、50%和70%的充填体损伤破裂演化过程进行了可视化和数字化表征,揭示了充填体细观损伤和破裂演化的内在力学机制。结果表明,尾废胶结充填体中的废石含量会影响应力-应变响应,随着废石含量的增加,充填体的强度也会增加。强度增加的主要原因是试样中挠曲破裂面扩展的地质力学效应。充填体开裂后裂纹的形状受废石块形状、大小和分布的影响。基质-块体交接界面为充填体中最薄弱的部分。裂纹的形成和扩展最终导致了尾废胶结充填体的应力剪胀行为。界面损伤开裂控制了试样中裂纹扩展路径及强度特性。尾废胶结充填体的强度效应取决于块石的含量,废石-废砂胶结充填体的相互作用控制着试样强度的增加,块石间的互锁作用对于提高试样的整体刚度具有重要影响。该研究成果对于金属矿固废绿色处置及矿产资源的可持续开发具有理论指导意义。 相似文献
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针对煤层回采顶板垮落法产生的采煤固废堆放量大、长壁胶结充填开采中采充失衡等问题,内蒙古察哈素煤矿31采区采用连采连充巷式胶结充填采煤工艺,采用“隔三采一”的回采方式及“三强一弱”的充填模式。充填材料配比对充填成本与效果具有重要影响,针对原胶结充填材料中水泥消耗大、粉煤灰消纳少的问题,基于泰波理论确定矸石最佳粒径级配系数n为0.5,在此基础上,利用响应面法(RSM)优化材料配比。基于RSM-BBD (Box–Behnken Design)设计13组试验,建立充填体3、7及28 d单轴抗压强度与水泥质量分数X1、粉煤灰质量分数X2、固料质量分数X3及3因素交互作用(水泥与粉煤灰交互作用X1X2、水泥与固料质量分数交互作用X1X3、粉煤灰与固料质量分数交互作用X2X3)的回归模型,模型P值均小于10-4,模型可靠性强。试验结果表明：不仅单一因素对强度影响显著,且各因素的交互作用也对强度有一定的影响。强度随X1与X 相似文献
8.
人工胶结砂土力学特性的离散元模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
采用离散单元法（DEM）对胶结砂土力学特性进行模拟。将基于室内试验测得的理想胶结颗粒接触力学响应引入到开发的二维离散元程序（NS2D）中,模拟胶结砂土颗粒间的胶结作用。对不同胶结强度和围压的胶结砂土进行平面应变双轴压缩试验模拟,并将模拟结果与Wang和Leung[1]提供的人工胶结砂土的试验结果进行比较。最后对数值模拟中胶结试样的微观力学响应（接触力链、胶结点破坏率和位移场）进行分析。结果表明,离散元数值模拟能够有效地反映胶结砂土的主要力学特性,相比同一初始孔隙比的无胶结松散砂土,胶结砂土将具有更高的强度,应力-应变关系呈应变软化,体变为先剪缩后剪胀,且两者的差异随胶结强度的增大和围压的减小而越趋显著。此外,胶结砂土宏观力学响应（应力-应变关系和剪胀性）与其微观力学响应密切相关。 相似文献
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通过不同含量的硫酸钠水泥土抗压强度测试,分析硫酸钠对水泥土X射线衍射（XRD）物相成分改变的化学反应过程,对比分析经Image-ProPlus6.0（IPP）软件处理前、后的微观扫描电镜试验（SEM）图像,计算放大200倍下SEM图像的孔隙平均直径分布规律,探讨硫酸钠对水泥土宏观强度与微观孔隙的影响规律。结果表明,硫酸钠充分参与了水泥土的固化过程,促进了Ca(OH)2、CaSO4、CaCO3与C-A-S-H等水化产物的生成;水泥土强度随硫酸钠含量增加而增大,在含量等于9g/kg时达到最大值;硫酸钠使水泥土的孔径分布发生改变,放大200倍下水泥土微观图像孔隙率随着硫酸钠含量的增大呈减小趋势;当硫酸钠含量小于9g/kg时,生成的水化产物使水泥土的结构呈现较强的粒状-镶嵌-胶结结构,对强度有利,当硫酸钠含量较大时,水化产物产生的膨胀力大于胶结力,使其强度下降。 相似文献
10.
《矿物岩石地球化学通报》2015,(6)
为探讨成岩相的定量划分与识别方法,利用铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、压汞和测井资料,对鄂尔多斯盆地薛岔地区长6储集层进行了成岩作用强度参数定量评价和成岩相测井识别。结果表明,长6储集层经历了中等-强压实作用、弱-中等胶结作用、弱-中等溶解作用。根据成岩作用强度、胶结物类型、孔隙类型及其发育程度,划分出5种成岩相,不同成岩相的自然伽马、声波时差和电阻率测井响应差异大。成岩相与沉积微相表现出良好的对应关系,分布于水下分流河道砂体的中等压实绿泥石胶结-粒间孔相,孔隙发育程度高,物性好,排驱压力低、大孔喉含量高,是最有利的成岩相;中等压实伊利石胶结-溶蚀孔相和中等压实硅质胶结相次之。 相似文献
11.
碎石土湿陷性试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
采用不同工况的载荷试验、室内常规土工试验和易溶盐试验,分析了碎石土的荷载-沉降曲线特征,探讨了碎石土的湿陷性与湿陷机理。结果表明：碎石土在200 kPa稳定后浸水,再加荷到400 kPa,载荷试验荷载-沉降曲线呈折线型,明显分为三个阶段：压缩变形阶段,湿陷变形阶段,复合变形阶段。场地中4 m厚碎石土具有湿陷性,且湿陷性不均匀。 碎石土湿陷的机理在于其结构是疏松的单粒架空结构。骨架颗粒间存在架空孔隙,且部分架空孔隙由砂质颗粒集合体充填;骨架颗粒间呈点与点接触,或者主要通过黏粒、黏土矿物、易溶盐组成的胶结物而联结在一起;在浸水加荷过程中,黏粒周围薄膜水增厚、粘土矿物自身产生膨胀、易溶盐溶解,导致胶结物的胶结强度丧失,结构失稳,发生湿陷。 相似文献
12.
超细尾砂已成为充填材料的主要来源。为了便于充填料浆配合比设计与强度预测,基于超细料浆微观结构,提出用固体填充率表征充填料浆结构密实程度。选用某矿山超细尾砂进行了63组配合比强度试验。研究结果表明：固体填充率和水灰比与充填体无侧限强度分别呈指数函数和负幂函数关系。采用Pearson理论对试验样本进行相关性分析,结果表明：固体填充率与水灰比相互独立。在此基础上,建立了超细尾砂胶结充填体双变量强度计算模型,模型计算值与试验值的误差在7%以内。进行了超细尾砂胶结体强度随养护时间增长的试验,基于试验数据拟合规律,提出了强度龄期数学模型,建立了三变量强度计算公式。模型能准确预测矿山充填体强度,且能有效指导矿山充填料浆设计。 相似文献
13.
为研究不同颗粒级配陷落柱充填物在不同固结荷载下的力学特性,基于土工固结试验制备不同状态下的相似模拟充填体试样,通过充填体在不同状态下的三轴加载实验、压汞及扫描电镜实验,研究了陷落柱充填体三轴应力状态下的力学特征及微观结构演化机制。结果表明：充填体具有明显的塑形特征,其应力-应变曲线可以划分为4个阶段：孔隙压密段、稳定变形段、变形破坏段和类蠕变阶段。充填体偏应力随Talbol指数n呈先增加后减小的趋势,充填体三轴抗压强度与Talbol指数之间符合二次多项式关系,均满足较高的拟合度并且偏应力强度达到最优的Talbol指数分别为0.71、0.65和0.64;偏应力随着固结荷载的增加而线性增加,增长率随着固结荷载和Talbol指数的增加呈逐渐减小的趋势。结合压汞和扫描电镜测试结果,固结荷载和Talbol指数的变化改变了颗粒间的接触状态,影响着岩土体试样的偏应力强度;随着Talbol指数的增加,充填体内颗粒间的相互作用增强,初始承受的外荷载比例增大,骨架结构效应更加显著,偏应力则主要来自岩土颗粒的接触应力集中。通过力学强度和微观结构特征研究在宏观和微观尺度上解释了充填体的颗粒级配效应提供参考。 相似文献
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在胶结充填采矿法中,胶结充填体弹性系数和其不接顶高度是空区顶板安全的重要影响因素。基于柔性支护原理,把顶板变形分为两个阶段：顶板在覆岩自重应力作用下产生挠曲变形;顶板与胶结充填体接触后共同承载顶板覆岩自重应力;并据此分别建立了力学模型。以广西盘龙铅锌矿为工程分析实例,研究在不同胶结充填体弹性系数和不接顶高度条件下顶板挠度的变化规律。结果表明：当胶结充填体弹性系数k≥0.1 GN/m3时,不接顶高度h是影响顶板挠度的主要因素,当胶结充填体弹性系数k较小时,弹性系数k是影响顶板挠度的主要因素;当k≥0.1 GN/m3且h≤300 mm时,胶结充填体能有效控制顶板岩层移动和降低储存在其中的应变能。现场勘探结果与理论计算基本吻合,验证了研究成果的可靠性。 相似文献
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泌阳凹陷安棚油田深层系成岩作用研究及其在成岩圈闭预测中的应用 总被引：14，自引：2，他引：14
深层系一般指沉积盆地中埋藏深度在2 500～2 700 m以下的地层,其储集物性普遍很差,但在一定条件下,深部溶蚀作用可产生优质储层,形成成岩圈闭.然而这种成岩圈闭的预测一直是一个难题.安棚油田位于河南泌阳凹陷东南部,勘探成果表明,在该油田深层系下第三系核桃园组核三段下部(简称(核三下)席状的扇三角洲砂体中存在成岩圈闭.本次通过定量的成岩作用研究和成岩阶段划分,对成岩圈闭的形成机理和分布进行了探讨.研究表明,该区核三下的砂体经历了压实、胶结、溶蚀等多种成岩作用,不同的成岩作用发生于不同的埋藏深度.2 700～3 100 m之间以胶结强烈为特征,属于胶结带.3 100～3 900 m之间以次生溶蚀孔隙发育为特征,尤其是3 200～3 600 m之间, 属于深部溶蚀带.本区核三下砂体自南而北埋藏深度逐渐变浅,其上倾方向处于胶结带的部分由于强烈胶结而变成致密层,可封堵油气,而下倾方向处于溶蚀带的部分由于次生溶蚀孔隙发育而成为良好储层,从而形成成岩圈闭.根据不同埋藏深度、不同成岩阶段孔隙发育和保存的特征,可预测成岩圈闭分布。 相似文献
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多因素组合影响阶段矿柱上采顶板临界厚度研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用散体充填法的矿山,由于充填体无法直接暴露,阶段矿柱回采临界厚度的保留成为残矿回收的突出难题。基于传统弹性梁理论,结合实际情况,将阶段矿柱简化为均布载荷下两端固定的弹性梁力学模型,推导了其弹性应力解,揭示了 是阶段矿柱上采过程的第1破坏应力。理论分析表明：影响矿柱上采顶板临界厚度的主要因素为：散体载荷、回采跨度和岩体抗拉强度。利用FLAC3D完成了多因素组合影响阶段矿柱上采过程数值模拟正交试验,分析了单一影响因素与顶板临界厚度的关系,利用多元非线性回归的数学方法,建立了上采过程三因素组合影响下阶段矿柱临界厚度数学预测公式。最终,实现了散体介质下阶段矿柱上采临界厚度的预测。结合凤凰山铜矿-240 m阶段矿柱回采实际,表明了该预测公式的适用性。 相似文献
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在西湖凹陷花港组低渗储层背景下,优质储层的发育伴随绿泥石和硅质胶结的同时富集,这与绿泥石抑制硅质胶结的观点存在矛盾.综合利用X衍射、铸体薄片、包裹体测试和扫描电镜及能谱分析等资料,以绿泥石分类及其成因分析为基础,通过对比不同粒度储层绿泥石和硅质胶结分布规律,结合地层条件和储层质量演化,分析绿泥石对硅质胶结的影响.研究结果表明:绿泥石发育孔隙衬里和孔隙充填两种产状,孔隙衬里绿泥石由早期黏土薄膜重结晶或直接由孔隙流体结晶而成,孔隙充填绿泥石受控于火山碎屑和长石溶蚀;绿泥石和硅质胶结均在物性较好的粗粒储层中富集;浅埋低地温阶段,孔隙衬里绿泥石有效抑制硅质胶结,仅在绿泥石不连续或颗粒破裂处发育孤立柱状石英晶体,深埋高地温阶段,难以有效抑制硅质胶结,多发育石英加大边;粗粒储层比细粒和砂质砾岩及泥砾岩储层孔隙发育,为石英加大边提供必要的生长空间,导致绿泥石相对含量更高的粗粒储层中硅质胶结也更发育. 相似文献
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为建立针对岩土类胶结材料的微观特征-加载速率-宏观响应之间的对应关系,基于离散单元法,通过施加平行胶结模型模拟胶结材料物理力学特征,并进行不同微观参数(胶结数目、胶结黏聚力、胶结杨氏模量、胶结内摩擦角、孔隙比)以及不同加载速率(1、0.1、0.01、0.002 mm/min)条件下的三轴不排水数值试验。以残余强度、峰值强度及其对应的轴向应变3个参量为基础,探讨不同微观参数条件下的加载速率效应特征。在数值试验结果基础上,采用BP神经网络算法建立胶结材料率效应预测的智能模型。研究结果表明,(1)胶结材料具有显著的速率敏感性特征,其峰值强度随加载速率的增加显著增加,呈半对数线性相关,但其残余强度以及峰值强度处的轴向应变对加载速率敏感性较弱;(2)胶结材料对加载速率敏性的特征主要由其内部胶结破碎引起,剪切全过程中单位应变内的平均胶结破碎率变化趋势与偏应力变化趋势一致,随着加载速率的增加,其内部平均胶结破碎率呈现增加趋势;(3)所建立的BP神经网络模型充分考虑了微观参数以及加载速率对宏观特性的影响,能较好地反映胶结材料对加载速率敏感效应特征,相对误差在10%左右。 相似文献
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墨西哥湾GC238区冷泉碳酸盐岩的微结构与石化微生物特征 总被引：3，自引：0，他引：3
采于墨西哥湾GC238海底天然气渗漏区浅表层的冷泉碳酸盐岩呈结核状产出,由方解石微晶和胶结物及少量的黄铁矿构成。胶结物由直径为0.1～0.5m的方解石化的球体、卵形体、棒状体组成,充填于方解石晶体之间。冷泉碳酸盐岩结核下表面发育有由方解石化的球体、卵形体、棒状体组成的薄层,其中的一些球状集合体(约5m)断面显示发育有核和外壳的层圈结构。黄铁矿呈草莓状,也具有相似的层圈结构。这种层状结构与活体古细菌被硫酸盐还原细菌包裹的层圈结构相似。样品中所保存的球体、卵形体、棒状体及其所组成的层圈结构可能是石化的甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌。 相似文献
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在大量样品测试数据与野外地质调查综合分析的基础上, 对长7储层岩石学特征、物性、孔隙结构、成岩作用、成岩阶段和成岩相等进行了研究。结果表明: 研究区长7储层处于中成岩A~B期。压实作用及碳酸盐、粘土(高岭石、伊利石、伊蒙混层)矿物胶结和硅质胶结作用是造成储层原生孔隙丧失的主要原因; 绿泥石胶结抑制孔隙充填, 长石溶蚀作用使孔隙间的连通性得到改善, 储层物性得到提高。根据成岩作用类型、强度及其对储层物性的影响划分出6种成岩相, 其中压实相、碳酸盐胶结相、粘土矿物胶结相、石英加大相、浊沸石充填相不利于储层的发育, 而长石溶蚀相、绿泥石膜胶结相对储层物性改善起了重要作用。 相似文献