降雨条件下泥质岩崩解特性试验研究

针对泥质岩遇水易发生崩解的特点,采用自行设计的试验装置模拟自然界中降雨的实际环境,将泥质岩制成不同块度的试样,开展了干湿循环作用下的室内崩解试验研究。结果表明,随着循环次数的增加,不同粒径百分含量关系曲线呈现出不断减小、先增大后减小及不断增大3种变化趋势。分析了泥质岩矿物组成对其崩解特性的影响,采用优化级配方程描述了泥质岩崩解物的级配曲线,其相关系数都在0.98以上,且曲线与试验散点非常接近,验证了优化级配方程对泥质岩崩解物级配描述的适用性。推导了基于优化级配方程的相对耐崩解性指数,并与试验结果对比,分析表明两者非常接近,从而验证了推导模型的正确性。随着试样块度的不断增大,其耐崩解性指数与相对耐崩解性指数均不断减小。     

掺砂粒径分布对泥质粉砂岩填料抗剪特性的影响

掺入不同粒径硬岩颗粒是软岩地层填方区改良软岩填料抗剪特性的重要方法。设定同粒径级配与单一粒径2类改良方式共32组试验,对比改良前后土料剪应力-剪切位移曲线,得到土料峰值剪切强度、破坏强度、粘聚力及内摩擦角等抗剪参数变化规律。试验结果表明,低应力条件下泥质粉砂岩土料受剪切作用而存在应变软化现象;掺入同级配砂粒后泥质粉砂岩土料内摩擦角随掺砂比例增加呈逐渐增大趋势,粘聚力先减小后缓慢增大;法向应力200、300kPa时,单一粒径替换后土料峰值剪切应力随掺砂中值粒径增加而缓慢增大并趋于稳定,内摩擦角随中值粒径值增大呈急剧上升后缓慢降低,在0.75 mm处取得极值;粘聚力呈先减小后逐渐增大趋势。可见采用粘聚力及内摩擦角等参数评估掺砂改良泥质粉砂岩土料抗剪特性时需注意粒径分布所引起的强度参数变化。     

石料骨架结构软岩筑坝料三轴剪切试验

以石料骨架结构下软岩筑坝料为例，开展系列三轴剪切试验，研究级配和密度对软岩料强度变形特性的影响。结果表明，软岩筑坝料的应力应变曲线呈弱硬化型，偏应力峰值表现不明显且峰值强度低；随着大于5 mm的土粒含量P₅含量降低（细粒含量增多）,试样更密实，剪切强度增大，剪胀性更强，颗粒破碎量更低，且临界状态线呈整体下移趋势；随着密度增大，软岩料内摩擦角增大，颗粒间排列更紧密，抗剪强度更高，剪胀性更强，试样的颗粒破碎量增大。     

滇中引水工程红层软岩工程地质特性及力学性质分析

以滇中引水工程穿越大量红层软岩段为工程背景,基于现场调查和室内试验,研究了红层软岩的工程地质特性及力学性质。首先通过观察红层软岩的物质组成、结构构造、时空分布变化及风化特征,分析了其工程地质特性;然后采用扫描电子显微镜观测了红层软岩的微观结构特征,并从崩解、膨胀、软化三个方面研究了红层软岩的水理特性,结果显示红层软岩中矿物粒间空隙大多被粘土矿物填充,粘土矿物多数为混层结构,结晶程度相对较差,红层软岩经过自由浸水48h后,各地层软化系数均在0.4~0.7之间,遇水软化效应明显;最后采用MTS793岩石力学试验系统研究了红层软岩的力学性质,发现红层软岩三轴压缩破坏形态以压裂片状剥落和剪破坏为主,其应力-应变全过程曲线均属于稳定破裂传播型。     

干湿循环条件下两种砂岩强度及破坏特征比较试验研究

以侏罗系地层中的长英质细砂岩和弱蚀变泥质砂岩为例,分析了两种砂岩的不同矿物成分和细观 结构特征,探讨了干湿循环作用下两种砂岩强度及破坏形式变化情况。试验结果表明,由于两种砂岩矿 物成分的不同,长英质细砂岩遇水后,强度发生大幅度劣化,在之后的干湿循环过程中劣化趋于平稳, 破坏形式几乎由单一断面剪切滑移而破坏,多次干湿循环后,岩样的破坏形式无显著变化,但在断口处 出现粉化现象;弱蚀变泥质砂岩经多次干湿循环后,强度并未发生显著劣化,由于岩样的脆性较强,破 坏形式大多沿轴向存在相当多的劈裂面,但有一个贯穿整个岩样的剪切破坏面,断口处未出现粉化现象 。     

典型生物质剪切破碎生成颗粒的形状特征

借助光学显微镜和Image J图像处理软件,运用统计方法和分形理论对芦苇、稻秆、豆秸及松木4种生物质经剪切破碎后的颗粒的形状特征进行研究.结果发现:随着粒径的减小,生物质颗粒的长宽比及不同生物质颗粒长宽比之间的差异均变小.芦苇、稻秆、豆秸及松木4种生物质颗粒粒度为0.180～0.425mm时,平均长宽比分别为9.82、9.00、7.01和3.01,差异较大;粒度为0.096～0.125mm时,平均长宽比较接近,分别为2.42、2.70、2.59和2.49.4种生物质颗粒具有分形特性,在所研究的粒径范围内,分形维数处于0.8 ～0.9之间,且4种颗粒的分形维数随颗粒粒径的减小表现出减小趋势,但是松木颗粒的变化相对较小.     

超高性能混凝土紧密堆积体系中的纤维等效研究

超高性能混凝土基于紧密堆积原理实现了优异的性能,且通过掺入钢纤维增强了其机械性能,但同时钢纤维的掺入也对其堆积体系造成了扰乱与破坏。为减少钢纤维对紧密堆积体系的扰乱,采用不同粒径范围的细砂替代钢纤维,以湿堆积密度法为依据,通过研究两者对堆积密实度的影响程度来寻找钢纤维的等效替代颗粒。结果表明:随着用水量的增加,浆体的密实度呈现出先增大后减小的趋势,各粒径尺寸替代颗粒均对应一个密实度峰值,即湿堆积密实度,将同一掺量下的钢纤维和不同粒径尺寸替代颗粒的湿堆积密实度进行对比后,可初步推测钢纤维的等效堆积粒径为5～6 mm;不同掺量下钢纤维和5～6 mm粒径颗粒在密实度上仍具有较好匹配度;根据骨料等效粒径公式并结合等效颗粒的累积曲线可得钢纤维的实际等效堆积粒径为5.65 mm;通过人工神经网络验证钢纤维的等效代替粒径为5.65 mm。     

软黏土的比表面积测试与机理探讨

软黏土主要由粒径极细的颗粒组成,其物理力学特性与颗粒比表面积有密切联系,测试软黏土的比表面积有助于分析其物理力学特性。基于乙二醇乙醚(EGME)吸附法和氮吸附(BET)法分别对膨润土、高岭土、石英、长石及其混合物、深圳土、科威特土等软黏土的比表面积进行了测试。测试结果表明:矿物类型对比表面积影响极大,深圳土比表面积小于科威特土,EGME法与BET法能够分别测出试样的总比表面积与外比表面积,给出的比表面积测试对了解影响软黏土的物理力学特性的物理机制具有重要的参考意义。     

城市固体废弃物焚烧底灰理化特性研究

通过对天津市某垃圾焚烧发电厂的底灰按照粗颗粒(颗粒粒径>4.75mm)、细颗粒(颗粒粒径<4.75mm)分类,系统地研究了其化学成分、粒径分布、物理组成、吸水性、压实性、砂当量、表干密度、表面密度、饱和密度、颗粒矿物形态等物理化学特性以及不同液固比条件下重金属浸出毒性的环境质量评价.结果表明,底灰的物化特性主要受硅和钙等几种主要成分质量分数的影响,属于具有高多孔率、与天然矿物质有相似成分、吸水性较高的轻质材料,同时满足建筑材料的大多数工程特性要求,但应用时仍需注意环境影响.文章旨在为今后的底灰的资源化利用和批量处理以及环境保护提供理论依据.     

天然气水合物沉积物颗粒影响实验CSCD

通过利用SHW-Ⅲ型水合物岩样声电力学测试装置,以石英砂和棕刚玉作为赋存介质,开展了60%、80%孔隙饱和度下不同颗粒对天然气水合物沉积物基础物性(声波波速、动态力学参数、胶结强度)影响的实验研究。得到纵波波速范围3542.6~4383.7 m/s,横波波速范围2163.9~2572.1 m/s,动态力学参数杨氏模量范围21.995~40.731 GPa,泊松比范围0.156~0.237等实验数据。当前实验条件下研究结果表明:不同颗粒类型、不同颗粒粒径作为天然气水合物沉积物骨架,最终形成的水合物沉积物电阻值相差不大;同一种颗粒粒径下的沉积物孔隙饱和度越高,声波传播速度越快,而相同类型的沉积物声波传播速度随其颗粒粒径的减小而增加;得到适用于60%、80%孔隙饱和度下一定颗粒粒径范围(0.42~1.8 mm)的以石英砂作为赋存介质时合成的天然气水合物沉积物声波波速拟合公式。通过压缩实验发现:天然气水合物沉积物的抗胶结程度随着沉积物颗粒粒径的减小而增强,随着孔隙饱和度的减小而下降。     

并联双速双流化床粗细颗粒交换特性研究

提出一种并联双速双流化床技术,并对其粗、细颗粒的交换特性进行了冷态实验研究。研究结果表明,不同的运行参数和结构参数都会对颗粒的定向交换造成影响,但对不同粒径影响的程度不同。风速对0.6 mm以下细颗粒交换率影响显著,最大可达-100%(全部交换);隔墙高度与粗床床层高度之差在200-250 mm左右时,颗粒定向交换效果达到最佳:粗床中0.6 mm以下颗粒减少了近70-80%,而3mm以上颗粒减少量几乎为零;细床床层高度增加到一定值后,会出现细颗粒的"倒灌"现象;各工况下,细床床料的平均粒径最大值仅为0.55 mm。     

白云凹陷珠海组成岩作用定量表征

成岩作用是储集层发育和形成的必经过程,最终决定储集层的优劣。为满足勘探需要,降低勘探风险,需要正确且全面地认识勘探区成岩作用对储层的影响。以白云凹陷珠海组储层为例,选择成岩综合系数法,以便能较直观地体现成岩作用强度及成岩作用对储层发育带来的影响。但需要进行时间上的校正,在同一时间尺度下计算相关参数。研究区成岩作用主要为颗粒线-凹凸接触,碳酸盐岩类胶结物以及长石溶蚀表现出的压实作用、胶结作用及溶蚀作用,基本以强压实作用为主,储层物性受到的影响较大。研究区成岩相大致可分为致密砂岩强压实相、致密砂岩中压实相、致密砂岩铁白云石胶结相及致密砂岩方解石胶结相,偶有出现致密砂岩杂基充填相。其中因强压实作用而形成的致密砂岩强压实相在研究区大面积分布,是研究区最主要的成岩相,是珠海组储层低孔低渗的主要原因。     

圆管螺旋流不同粒径粗沙输运特性试验研究

圆管螺旋流是一种高效的排沙与固体颗粒输运方式,为了探讨不同圆管螺旋流强度S、不同粒径粗沙(0.6 mm≤d≤4.0 mm)排沙率η及粗沙在整个圆管内的输运规律,采用物理模型试验方法进行研究。结果表明,圆管螺旋流排沙过程包含多种泥沙运动形式,不同粒径粗沙的圆管螺旋流排沙过程基本一致,但其泥沙的输运规律会随S的变化而有所不同。在总排沙流量不变的情况下,对某一粒径泥沙来说,切向进流量越大,S越大,排沙率η也越大,且η与S关系曲线呈上凹型。     

塔河油田盐层承压堵漏技术应用

承压堵漏技术主要应用于孔隙和裂缝比较发育的多套压力体系并存的长裸眼井段,塔河油田盐膏层上部长裸眼地层承压堵漏困难,多数表现在承压堵漏施工周期长,堵漏需反复多次。针对深井盐膏层地质特点,开发出适合塔河地质特点的巨厚纯盐层、复合膏盐层的承压堵漏工艺:针对粗砂岩、砂砾岩为主的高渗透层,以高浓度细、超细颗粒复合堵剂为主,配合中粗颗粒,以便在出现压裂时起架桥作用;针对以细砂岩、粉砂岩为主的中低渗透层,以适当浓度细、超细颗粒复合堵剂为主,也可加入一定量的中粗颗粒堵剂,以便出现压裂时起架桥作用;对于以泥岩为主的超低渗透层,其破漏压力(当量密度)一般可达1.80g/cm3以上,以适当浓度细、中粗颗粒复合堵剂为主,作预防压裂时堵漏;对于裂隙、破碎地层或地质不整合面,易发生裂缝性漏失,应以高浓度中粗颗粒堵剂架桥,细、超细颗粒复合堵剂作充填,并合理搭配。该承压堵漏工艺先后在塔河油田主体区块的膏盐层井S105、S112-1等井进行了应用。     

某核电厂软岩地基动态力学参数特征试验研究

  [目的]  循环荷载会影响岩石的强度和力学性质,目前核电工程中等风化砂岩的动态参数研究相对较少。  [方法]  以某核电厂软岩地基中等风化砂岩相关物理参数统计得出物理参数与深度的规律,随后利用MTS三轴试验机进行频率为1 Hz的不同应力幅值循环加、卸荷载试验,得出中等风化砂岩的动力学参数的规律。  [结果]  研究表明:90个中等风化砂岩的取样深度与波速呈幂函数关系,随着深度的增加,砂岩的波速也随之增加,砂岩的密度基本在2.50 g/cm3左右。不同应力幅值循环加、卸荷载试验给出了中等风化砂岩试样在单轴下的滞回环形态、轴应变、阻尼比及动弹模的变化规律:增加循环次数,试样轴应变增加,塑性变形不断增大,滞回环的面积逐渐增加,内部裂隙不断扩展发育,循环所消耗的能量逐渐增大。滞回环的形态皆为尖叶状,在应力减少或者增加的转折点处滞回曲线呈尖状而非圆状,说明试样对应力的变化反应迅速,在应力转折时试样的塑性应变较小。随着动应变增加,试样动弹性模量逐渐减少,阻尼比逐渐增加。动弹性模量、阻尼比与动应变呈线性关系。拟合曲线相关系数R在0.92以上,具有良好相关性。  [结论]  试验研究成果对核电厂软岩地基的动态参数测定和评价具有很好的工程参考意义。     

岩性特征对混凝土坝体-基岩原位直剪试验力学特性影响分析

以广西巴马县坡月水库工程为研究对象,采用平推法开展不同法向应力(0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 MPa)下混凝土坝体-基岩原位直剪试验,探究岩性特征对混凝土坝体-基岩力学特性的影响。结果表明,不同法向应力下试样的剪切应力-位移曲线均表现出试样内部初始缺陷受力微裂纹扩展的稳定扩展阶段、微裂缝逐渐扩展形成宏观裂缝的不稳定扩展阶段及混凝土与岩体分离的开裂阶段3个阶段;法向应力、岩体岩性对试样的断裂能均有显著影响。不同法向应力下,试样断裂能的范围为16.65～177.28 N/m,断裂能随着法向应力或灰色砂岩含量增大而增大,随泥质粉砂岩含量或风化程度增大而减小;混凝土坝体-基岩的抗剪强度随基岩中灰色砂岩含量增大而增大,随泥质粉砂岩含量或基岩风化程度增大而减小。研究结果可为类似研究提供试验参考。     

颗粒级配对锂浆料电池性能的影响北大核心CSCD

利用大小颗粒之间的填充效应,本文设计了2种粒径的活性颗粒组成7种级配体系,并系统研究了其浆料的性能。借助激光粒度仪、电导率仪、比表面测试仪、扫描电子显微镜、沉降测试和电化学测试等手段分析了样品粒度分布、比表面积、颗粒形貌、浆料的电导率、沉降率、电化学阻抗谱和充放电性能。结果表明,所有级配粒径分布均呈单峰接近正态分布;级配颗粒属于大孔或者无孔材料;小颗粒是典型的单晶结构,大颗粒由球形大颗粒构成,3∶7和0∶10样品扫描电子显微镜图显示大粒径周围被小粒径和导电剂包围着,形成了完整连续的三维导电网络;大颗粒组成的浆料电导率为41.80 mS/cm,小颗粒组成的浆料电导率高达123.39 mS/cm;3∶7样品浆料的沉降率和沉降速率最小,颗粒级配更接近Fuller最密充填粒度分布经验曲线;3∶7和5∶5样品0.1 C的放电比容量分别达到194.88 mAh/g和187.38 mAh/g,实际比容量发挥分别高于商业典型值10%、5%以上,首次充放电效率高达90.54%、87.96%。此外,3∶7样品电池还表现出最优异的循环性能,经循环250次后,容量保持率为83.63%。总之,级配为3∶7样品的颗粒填充效应得到充分发挥,表现出最优异的性能。本文提供了最佳比例的颗粒级配设计比,为优异性能的颗粒级配提供重要参考。     

不同EPS粒径下轻量土变形强度特性三轴试验研究

为确定新型土工合成材料轻量土在不同发泡颗粒(EPS)粒径下的变形机理,通过三轴固结不排水试验系统研究其变形强度特性的影响规律。试验结果表明,轻量土应力-应变关系具有非线性、多阶段性、应变软化和应变硬化特性;抗剪强度破坏包络线有折线型与直线型两种,取决于自身结构强度与围压;粘聚力与内摩擦角均随EPS粒径的增大而递减。     

燃煤电站锅炉高温腐蚀特征的研究

采用金相显微镜、X射线衍射、X射线荧光探针、场发射扫描电子显微镜-能谱分析和孔径测试等微观分析手段,对某燃煤电站锅炉水冷壁的腐蚀产物进行了系统分析,结果表明腐蚀产物呈层状结构,其外层疏松多孔,内层结构致密;腐蚀产物主要组成为铁硫化物,铁氧化物和少量的硅酸盐组分,由内而外腐蚀产物的元素分布规律为硅、铝含量呈上升趋势,硫、铁含量呈下降趋势;矿物组成主要为腐蚀生成的铁硫化物矿物、铁氧化物矿物以及来自飞灰颗粒的硅铝酸盐矿物。综合分析其组成和微区特征,其水冷壁的腐蚀类型为硫化物型腐蚀。     

石英砂支撑剂破碎率影响因素探讨

水力压裂是油气田增产、增注的有效措施,其效果与支撑剂性能密切相关,而支撑剂的破碎率是重要性能指标之一。石英砂支撑剂作为支撑剂的一个重要分支,其破碎率受产地、粒径、实验条件等因素影响。选取6个代表性产地、不同粒径段的石英砂支撑剂,按照行业推荐标准SY/T 5108—2014的方法 进行实验,从粒径级配、不同矿化度液体浸泡等方面进行破碎率的影响因素研究。实验结果表明,石英砂支撑剂破碎率受产地影响较大;支撑剂的粒径组成对支撑剂破碎率亦有较大影响,规格范围内细粒径颗粒越少,支撑剂破碎率越低;不同液体浸泡对破碎率影响明显,矿化水浸泡后支撑剂的破碎率明显降低。因此,对石英砂支撑剂强度要求比较苛刻的储层,可选用质量较好产地的石英砂支撑剂,以提高其裂缝中的充填性能,增加裂缝导流能力。生产过程中可通过改变粒径分布使破碎率达到合格。同时,也可以采用矿化水浸泡、清水洗涤的方式降低石英砂支撑剂破碎率。