结构性对膨胀土收缩特性影响的试验研究     

刘观仕  赵守道  牟智  莫燕坤  赵青松 《岩土力学》2022,43(7):1772-1780

膨胀土的收缩性明显,容易引发边坡与地基开裂,但有关结构性对收缩特性影响的认识甚少。采用收缩自动试验装置,在恒湿恒温条件下对原状膨胀土和重塑膨胀土开展了收缩对比试验和扫描电镜（scanning electron microscope,简称SEM）测试分析,结果表明：与原状土相比,重塑土在土中水流动阶段的蒸发速率较小,蒸汽扩散阶段收缩稳定速率较慢,最终体积收缩应变量更大;重塑土体积收缩−含水率关系曲线的线性段较长,斜率较大,直线段与稳定段之间的过渡不明显,而原状土则反之;重塑土和原状土的收缩特征曲线（soil shrinkage characteristic curves,简称SSC）在较高含水率段基本重合,随着含水率下降,重塑土的SSC下降更快,对应的含水率范围更宽,最后进入残余−零收缩阶段时,孔隙比明显较小;Chertkov收缩模型适用于原状膨胀土,但不适用于重塑膨胀土。SEM测试结果表明,原状膨胀土较重塑膨胀土具有更强的原生结构性,初始密度与湿度相同情况下,两者颗粒排列、接触方式、胶结状态、孔隙大小与分布特征等微观结构上差异明显,导致蒸发过程中重塑土的水分迁移速率较小、基质吸力较大,是重塑土收缩更剧烈的内在原因。研究结果可为膨胀土边坡的坡面工程防护设计提供参考依据。  相似文献   

低温盐侵蚀环境下砂浆孔隙水相变特性研究北大核心CSCD     

万旭升  谭冬雪  路建国  晏忠瑞  何佑彪  钟闻华 《冰川冻土》2022,44(2):545-554

砂浆孔隙溶液水盐相变特性是研究其水-热-盐耦合模型以及水泥基材料损伤机理的关键理论基础。为探究河西走廊盐渍土地区砂浆孔隙溶液水、盐相变规律,首先利用差示扫描量热法测定水盐相变过程中热流、相变温度等热参数;其次基于热量守恒和水分质量平衡方程,初步实现水盐分离;然后分别计算不同温度下的冰、盐晶和未冻水含量,揭示了低温下砂浆孔隙溶液水盐相变机理;最后结合微观扫描和物质能谱图,明晰了砂浆内部劣化机制。研究结果表明:随着盐浓度增大,砂浆孔隙溶液冻结温度降低、相变时间延后、水盐相变顺序调换及未冻水含量向低温方向移动;相同盐浓度下,氯化钠对砂浆孔隙溶液冻结温度的降幅最大,混合盐次之,硫酸钠最小;砂浆在低温盐侵蚀下遭受物理化学耦合作用,其中氯化钠对砂浆破坏性最大,混合盐次之,硫酸钠劣化相对较轻。  相似文献   

鄂尔多斯盆地南部盒8段致密砂岩储层微观孔隙结构表征与评价     

马尚伟 《地质与勘探》2022,58(6):1321-1330

鄂尔多斯盆地南部上古生界致密砂岩气藏储层的研究程度较低,而微观孔隙结构一直是致密砂岩油气藏储层研究的热点和重点。运用岩心观察、铸体薄片、恒速压汞、常规压汞曲线、气水相对渗透率曲线和核磁共振等多种实验方法,对鄂尔多斯盆地南部盒8段储层储集空间类型及微观孔隙结构进行了详细研究及分类表征与评价。结果表明,鄂尔多斯盆地南部盒8段储层的孔隙类型以岩屑溶孔、晶间孔和粒间孔为主。主流喉道半径与渗透率相关性较好,渗透率可作为致密砂岩储层的分类依据。依据渗透率和压汞参数,将盒8段储层分为4类。Ⅰ类~Ⅳ类储层孔隙度和渗透率不断变差,中值半径不断减小;气、水等渗点相对渗透率不断增大;自由流体驰豫时间和饱和度不断减小。选取孔隙度、渗透率、中值半径、可动流体饱和度、等渗点相对渗透率、测井解释结论六项参数,建立了鄂尔多斯盆地南部盒8段储层微观孔隙结构分类评价标准。其中Ⅰ类和Ⅱ类储层为有效储层,Ⅲ类和Ⅳ类储层为无效储层。  相似文献   

聚丙烯酸钠混合剂固化黄土特性研究     

牛鹏尧  庄建琦  贾珂程  赵勇  贾艳军  王世宝 《工程地质学报》2022,30(4):1028-1035

黄土堆积松散、湿陷性强且极易被侵蚀的特性导致滑坡、泥石流、水土流失等地质灾害在黄土高原频发。为了缓解当今黄土地区土壤侵蚀,减少地质灾害的发生,本文利用聚丙烯酸钠混合剂对甘肃董志塬重塑黄土进行固化改良。通过室内崩解试验、渗透试验、水流冲蚀试验和三轴压缩试验等手段分析了不同配比下固化黄土的特性差异。结果显示,在经聚丙烯酸钠混合剂固化后,土体抗剪切破坏和水稳性能随着配比的提高而增大。当土体经聚丙烯酸钠混合剂浓度为3.5%的试剂固化后,固化效果趋于最佳,相比未加固土抗崩解和抗冲蚀性能均大幅提高,7次干湿循环后崩解率仅为1.15%,土体剪切破坏时的主应力差在100kPa、200kPa、300kPa围压下分别提高25.29%、28.23%、22.48%,渗透系数降低217.41倍。结合三轴试验数据、粒径级配和场发射扫描电镜从微观结构进行现象和机理解释,聚丙烯酸钠混合剂可将土粒包裹黏接,使土体中细小颗粒团聚在一起,从而改变土体粒径级配,促使土体黏聚力及内摩擦角增大,增强土体抗剪切性能,提高土体水稳性。聚丙烯酸钠混合剂对黄土的固化改良效果良好,将为缓解黄土高原地区土壤侵蚀,防灾减灾提供新方法。  相似文献   

黄原胶及瓜尔胶改良尾矿砂强度特性及微观机制     

张胜杰  王鸥  王天亮  王林  刘松松 《工程地质学报》2023,(2):441-448

为探究黄原胶及瓜尔胶对尾矿砂的改良效果及加固机理,通过无侧限抗压强度、扫描电镜及工业CT扫描试验研究不同含量的水溶性植物胶对尾矿砂的强度提升及其作用机理。试验结果表明：与未处理的尾矿砂相比,黄原胶与瓜尔胶的最优配比均为1%,抗压强度随养护龄期的增长而增长,28 d时黄原胶及瓜尔胶改良土的强度分别提升了266.84%和262.33%。微观试验表明：随着养护龄期的增长,土体中胶体演变发展形态为“小粒状-胶结状-包裹状”,内部裂缝及孔隙逐渐减少,尾矿砂的孔隙率为14.55%,而28 d黄原胶及瓜尔胶孔隙率分别为3.08%和3.26%。分析得到胶体聚合物的最优配合比、养护龄期对土体抗压强度、微观表面结构及内部裂缝孔隙的影响关系。  相似文献   

水泥-矿渣-粉煤灰固化淤泥的水分转化规律及其固化机理研究     

张小芳  陈瑞敏  简文彬 《工程地质学报》2023,(1):102-112

为研究石膏激发的水泥-矿渣-粉煤灰固化淤泥的力学强度与水分转化过程的演变规律,从本质上揭示水泥-矿渣-粉煤灰对淤泥的固化机理,通过无侧限抗压强度、抗剪强度试验探究水泥/矿渣/粉煤灰配比、固化剂掺量、养护龄期对固化淤泥土强度的影响,结合核磁共振弛豫分析(NMR)、矿物成分分析(XRD)、微观结构分析(SEM)探究结合水量、水化物种类、微观形貌随养护龄期的变化规律,并建立无侧限抗压强度q_u、抗剪强度参数c、tan φ与结合水量C_w的函数关系。结果表明：14 d龄期内较高水泥配比(20%)的固化土强度显著高于低水泥配比(5%)固化土,其早强效应归功于水化物的大量生成,结合水量大幅提高,14 d龄期后5%水泥配比固化土强度增长迅速并超过20%水泥配比固化土强度。从宏观力学强度看,较高水泥配比(20%)固化土q_u、c、tan φ均与龄期对数lg t呈线性增长关系,低水泥配比(5%)固化土则呈幂型函数关系;从微观水分转化角度分析,高低水泥配比固化土的结合水量与抗压强度、抗剪强度参数的函数关系相同,即q_u-C  相似文献   

硫酸盐含量对黄土黏粒特性的影响研究     

吕擎峰  谷留杨  郭连星  刘备  韩启亮 《工程地质学报》2023,(1):12-20

黏粒是黄土粒组的主要组成部分,也是影响黄土的最活跃部分,盐分的加入使得黄土中黏粒的团聚作用及物理力学性质都有明显的差异,这也决定了盐度在影响黏粒团聚的众多因子中占主导地位。以黄土为研究对象,探究盐分对黄土黏土颗粒团聚的影响和机理。本文在洗盐的基础上配制不同质量比(0、0.3%、0.5%、3.%、5.0%、8.0%)的人工硫酸盐盐渍土,基于粒度分析和界限含水率试验,研究硫酸盐对黏土颗粒的团聚作用的宏观表征,在击实试验的基础上结合XRD、SEM、EDS和BET研究硫酸盐含量对黏土颗粒团聚作用的微观结构和物理化学机理。试验表明：随着含盐量的增加,黏粒的含量减小,液限和塑性指数减小,塑限不变;含盐量大于0.3%时(即盐渍土)随着含盐量的增加,过多的硫酸钠无法溶解以晶体的形式析出,析出的晶体进一步吸收水分子最终形成芒硝晶体,体积会急剧增大,导致最大干密度一直减小,而强烈的水化作用则使最优含水率增大;硫酸盐对黏粒产生团聚作用,当含盐量增加时,芒硝晶体的衍射峰增强,团聚体的含量增多,比表面积减小,吸附能力减弱,扩散层压缩变薄,液限和塑性指数减小。  相似文献   

青藏高原东北部牧羊业的民族学观察及其动物考古学启示     

王一如  久雪加  侯光良  Greame BARKER 《第四纪研究》2023,(1):288-299

学术界目前已经普遍认识到,牧羊业是在史前从西亚传入中国的,青藏高原东北部则被认为有可能是最早接受这些外来物种的区域。然而,青藏高原大部分地区为特殊的高海拔环境,气候条件相对恶劣。绵羊是如何传入并适应青藏高原,及早期的绵羊传入对人类的生活起到了怎样的作用等问题仍然不甚清楚。本研究通过田野调查和访谈的方式,对青藏高原东北部5个县共10户的牧羊业情况进行了民族学考查。通过这些研究,发现了青藏高原东北部多样的绵羊品系及其来源、各自的生理特点、适应的不同生态环境及相关的繁殖和蓄养方式。结合调查得到的结果和相关的动物考古学及分子生物学证据发现,早期绵羊在传入青藏高原高海拔环境的过程中,需要经历一系列充满挑战性的、对新生态环境适应的过程。因此推测：人类有意识的将绵羊与本地野生盘羊杂交以得到对高海拔环境的生态适应在这一过程中很可能起到了关键性的作用,但是具体情况仍需更多动物考古和古DNA研究。本调查所发现的羊群饲养策略对通过动物考古、稳定同位素和古DNA方法研究史前牧羊业有启示、参考和类比作用,并为今后研究史前牧羊业的跨大陆传播提出应该关注的方向。  相似文献   

苏里格地区致密砂岩矿物组成与微观结构及其对水力压裂的潜在影响          下载免费PDF全文

李培月  何晓东  周长静  解永刚  史华 《水文地质工程地质》2023,(3):1-11

致密砂岩气是重要的非常规天然气资源,致密砂岩储层的矿物组成特征与孔隙微观结构不仅会影响致密储层中天然气的赋存状态,同时也对水力压裂改造效果具有重要影响。然而,有关致密砂岩矿物成分及其微观赋存形态对气井水力压裂潜在影响的研究尚不充分,针对这一问题,文章以鄂尔多斯盆地苏里格地区主开采层—二叠系下石盒子组盒8下段致密砂岩为研究对象,钻取5口气井岩心样品,利用XRF、XRD、铸体薄片、SEM及EDS能谱等技术系统分析了该段致密砂岩矿物组成、微观形貌、孔隙分布等储层特征。基于分析结果,探讨了上述储层特征因素对水力压裂的潜在影响。研究发现,苏里格地区盒8下段致密砂岩主要为岩屑砂岩和岩屑石英砂岩,密度介于2.44～2.56 g/cm3之间,孔隙度为7.7%～12.6%,渗透率为0.16～1.42 mD,属于典型的低渗透气藏。矿物成分主要为石英和黏土矿物,而长石矿物和碳酸盐矿物含量极低。其中黏土矿物含量占比为16.5%～47.4%,以高岭石、伊利石和绿泥石为主。高岭石在该区致密砂岩中广泛发育,呈书页状和蠕虫状填充于粒间孔隙及粒表,形成大量高岭石晶间孔。此外,致密砂岩中粒间孔隙、粒内溶孔、粒间裂隙及粒内...  相似文献   

岩石-锚固剂结构水化失稳微观力学特性     

荣浩宇  王伟  李桂臣  许嘉徽  梁东旭 《岩土力学》2023,(3):784-798

为研究岩石-锚固剂结构水化失稳微观机制,基于泥岩锚固试样SEM试验与纳米压痕试验,分析了不同含水率下岩石-锚固剂结构微观力学性质演化规律。结果表明：干燥条件下岩石-锚固剂结构完整性好,界面呈一定宽度的黏结区域。随含水率增大,结构内出现溶蚀孔洞与裂隙,黏结区域范围缩小,饱和含水率下岩石-锚固剂结构脱黏失效。低含水率下,受各组分间力学性质差异影响,压痕数据离散性较大。高含水率下,各组分间胶结能力劣化,结构整体力学性能降低,数据离散性变小。水化损伤加剧使泥岩胶结结构失效并导致宏观破坏,而锚固剂会填充水化作用下界面产生的微孔隙,使其力学性能相对岩石部分有一定提升,故界面微观参数衰减幅度小于泥岩部分。  相似文献