承压颗粒煤逐级加载下渗透特性实验研究

为了识别覆岩应力及颗粒粒径对破碎煤体渗透的影响效应,通过承压破碎遗煤的渗流实验,得到了应力逐级加载过程中渗透率与加载应力、粒径、渗流梯度间的关系.结果表明:1)承压破碎颗粒煤的应力-应变曲线具有明显的阶段特征,在0~6 MPa区间快速压实,在6~12 MPa区间缓慢压实,12 MPa后压实效应微弱.2)测试过程中煤样的空隙率、渗透率随应力增大逐渐降低;而偏达西因子始终为负值,其绝对值随应力增加而增加.3)在相同轴向应力加载下,空隙率、渗透率随颗粒粒径的增加而降低,而其衰减系数随颗粒粒径的增加而增加.4)在应力加载过程中煤样内部物理结构发生变化,造成煤样的粒级构成变化,致使破碎分形维数增加,颗粒煤出现再次破碎,进而影响其渗透行为.5)通过承压破碎煤体渗流实验,说明采空区应力的逐渐恢复,将造成遗煤堆积区的空隙率、渗透率不断下降;通过降低煤体的破碎度、减少小颗粒比重有助于降低空隙率及渗透率,进而有利于煤自燃防治.     

橡胶颗粒对再生混凝土耐久性影响

为研究橡胶颗粒粒径和掺量对再生混凝土耐久性的影响,针对水灰比为0.50再生混凝土设计了橡胶粒径60目、1~3 mm和3~6 mm与掺量10、20、30 kg/m3的6组混凝土配合比,对再生混凝土进行了抗压强度、抗氯离子渗透和抗冻性试验.结果表明:掺入橡胶颗粒降低了再生混凝土的抗压强度,再生混凝土的抗压强度随着橡胶颗粒掺量和粒径的增加而减小;橡胶颗粒的掺入能改善再生混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能,再生混凝土的抗氯离子渗透和抗冻性随着橡胶颗粒掺量增大和粒径的减小而提高,当橡胶颗粒的粒径为60目、掺量为30 kg/m3时,再生混凝土的耐久性能最好.     

王场高含盐油藏水驱储层参数变化规律及机理研究

通过大量室内物理模拟试验,研究了王场高含盐油藏水驱储层参数变化规律及机理。研究认为渗透率大于80×10-3μm2的储层水驱后渗透率增加,平均孔隙半径增大,反之则渗透率下降,孔隙半径减小;王场油田水驱储层参数变化的直接原因是岩石颗粒的脱落和运移,根本原因是可溶性盐类矿物的溶解。     

溶蚀作用对破碎泥岩渗透特性的影响

为研究溶蚀作用对破碎岩石渗透特性的影响,研制一种可测量质量流失条件下破碎岩石渗透特性的试验系统.在破碎泥岩的渗透试验中掺入岩盐模拟自然条件下存在的溶蚀现象,加速溶蚀过程.讨论溶蚀作用下破碎泥岩渗透特性的演化规律,分析溶蚀作用下渗透压力、岩盐质量和泥岩颗粒粒径对破碎泥岩渗透特性的影响.结果表明:溶蚀作用导致破碎岩石内易溶物质和细小颗粒的流失极易破坏岩样内部的孔隙结构和骨架结构,由此造成结构内部导水通道的扩大和渗透参数的突增.其渗透参数基本与渗透压力、岩盐质量和泥岩颗粒粒径呈正相关关系.且对于渗透压力较大、岩盐质量较高和泥岩颗粒粒径较大的岩样,由于溶蚀作用的存在容易发生更明显的导水通道扩大现象.此外,在岩样的渗流过程中,也存在由于颗粒迁移导致的导水通道堵塞造成的渗透参数逐渐减小的现象.     

掺碳纤维和石墨水泥砂浆电学性能研究

利用四电极法研究了内掺水泥基渗透结晶防水材料(CCCW)的碳纤维石墨水泥砂浆试样水化期间和硬化后的导电特性及在压缩循环荷载作用下的压阻特性.结果表明:随着养护龄期的增加,碳纤维石墨砂浆试样的电阻值逐渐增加,并且逐步趋于稳定;石墨掺入量越大,试样电阻达到稳定值所需的养护时间越短;试样的体积电阻率随石墨掺量的增加而下降,并存在渗流现象,渗流阈值为20%左右;此外,在循环荷载作用下,石墨掺量为水泥质量分数的20%时,碳纤维石墨砂浆试样的体积电阻率与压应力之间呈现良好的可重复性,电阻值在应力加载时几乎以线性下降,而卸载时增加.     

赤泥-秸秆基轻质砂浆的制备及其性能表征

以拜耳法赤泥、矿渣微粉、水泥(P.O 42.5)和秸秆为原料,制备赤泥-秸秆轻质砂浆试样,并通过X射线衍射和扫描电镜等研究秸秆掺量对试样性能的影响。结果表明:对于由质量分数50%的赤泥和质量分数为50%的水泥和矿渣混合物制备而成的赤泥胶凝材料净浆硬化试样,水泥、矿渣混合物中随着水泥含量减少,试样各龄期抗压强度先提高后降低,且在水泥、矿渣质量比为1∶3时,试样的抗压强度最高,为8.05 MPa;在赤泥-秸秆轻质砂浆中加入体积分数为10%的秸秆,试样的抗压强度降低,由无秸秆试样的10.45 MPa降低至7.25 MPa,但随秸秆掺量的继续增加,试样抗压强度降低幅度减小,抗折强度却随之增大,在秸秆掺量体积分数为50%时达1.9 MPa;随着秸秆掺量的增加,试样容重降低幅度不大,但导热系数降低显著,由无秸秆试样的0.63W/(mK)降低至体积分数50%秸秆试样的0.40 W/(mK)。     

不同孔隙率下破碎灰岩渗透特性试验研究

由渗流引起的动力灾害事故多发生在破碎破裂岩体中,因而如何控制渗流作用下的围岩稳定性则是采矿工程中的基础研究课题之一．利用MTS815．02岩石力学试验系统及破碎岩石渗透仪,基于稳态渗透法研究了3种不同粒径的破碎灰岩的渗流特性随孔隙率的变化规律．研究表明,水在破碎灰岩中的渗流为非达西渗流,孔压梯度与渗流速度之间可用二次多项式拟合;随着孔隙率的减小,渗透率总的趋势减小,而非达西流偏离因子增加;破碎灰岩的渗透率量级为10^-14～10^-13m^2,而达西流偏离因子的量级为10^13～10^14kg·m^-4．该研究成果可为解决破碎岩石渗流的工程问题提供一定的参考．     

P·O与R·SAC复合水泥砂浆的强度与电阻率研究

将普通硅酸盐水泥(Ordinary Portland Cement,简称为P·O)和快硬硫铝酸盐水泥(Rapid Hardening Sulphoaluminate Cement,简称为R·SAC)以不同比例混合,并掺入一定量的减水剂配制成自流平砂浆,通过测定砂浆在不同龄期的抗压强度和1440min内的电阻率,研究了这两种水泥的复合使用效果.结果表明,当快硬硫铝酸盐水泥的掺量从10%增加到90%时,砂浆抗压强度表现出明显的先降低后增大的变化趋势.随着掺量的增大,砂浆的初始电阻率也逐渐增大,水泥的早期水化逐渐加快;当掺量从60%增加到90%时,电阻率曲线开始出现峰值,并且峰值的出现时间也逐渐提前,此时砂浆的抗压强度也逐渐增大.     

营养盐浓度对胶结重塑泥岩试样力学特性及微观结构的影响试验研究

采用一次浸泡菌液的方式，制备不同浓度（0、0.3、0.5、0.7 mol/L）营养盐处理的微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）胶结重塑泥岩样。基于直接剪切、碳酸钙酸洗法、扫描电镜（SEM）等试验测试胶结试样，分析了营养盐浓度对胶结试样力学性能、碳酸钙含量及微观结构的影响。结果表明：同等反应条件下（相同时间、体积），随着营养盐浓度的增加抗剪强度先增大后减小，当营养盐浓度达到0.5 mol/L时抗剪强度最大，此时，试样黏聚力、内摩擦角分别为15.5 kPa、18.83°；碳酸钙含量随着营养盐浓度的增加而增加，当营养盐浓度达到0.7 mol/L时，试样平均碳酸钙含量提高较少；碳酸钙晶体分布均匀性随着营养盐浓度由低到高变化呈凸字形态；胶结试样的强度依赖于生成的CaCO₃晶体量及其分布形态；生成的方解石型碳酸钙晶体主要沉积在颗粒接触处形成积聚晶体或填充在孔隙中形成“胶结桥”，产生胶结效果而增强试样的力学性能。     

高含盐油藏储层参数变化微观实验研究

用微观实验方法研究高含盐油藏水驱储层参数变化的规律与机理．采用真实岩心制作而成的微观孔隙模型进行水驱实验，研究了驱替速率、含盐量、岩心渗透率、注入水性质、驱替孔隙体积倍数等因素对储层参数变化的影响，并且对实验模型进行跟踪摄像，建立了高舍盐油藏的动态地质模型．实验结果表明：水驱后渗透率有增有减，与普通砂岩油藏相比，渗透率变化有明显的滞后现象，孔隙度变化都呈增加趋势；水驱过程中存在微粒运移的现象．盐的溶解是储层参数变化的根本原因；作为胶结物形式存在的可溶性盐的溶解，造成了岩石颗粒的脱落和运移，它是储层参数变化的直接原因．     

橡胶砂混合土静力特性试验

为了研究橡胶颗粒掺量和粒径对橡胶砂混合土抗剪强度的影响,对不同粒径的橡胶颗粒与砂土混合配置成橡胶砂混合土进行了三轴固结排水剪切试验。结果表明：在砂土掺入橡胶颗粒可提高土体抗剪强度,混合土的强度随着橡胶颗粒掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,掺量为30%时强度最大,而当橡胶颗粒掺量达到40%后,混合土强度呈现显著降低趋势;1～3 mm粒径的橡胶颗粒与细砂组成的混合土的抗剪强度最大,且掺入1～3 mm粒径橡胶颗粒的混合土强度优于掺入2～4 mm橡胶颗粒的混合土;橡胶砂应力应变曲线呈应变软化特征,随着橡胶颗粒与砂土粒径比的增大,其应力应变曲线软化特性逐渐明显;橡胶砂混合土破坏应变随橡胶颗粒掺量的增加呈递增趋势。     

原状磷石膏基水硬性胶凝材料的制备与性能表征

以原状磷石膏(简称磷石膏)、水泥(P.O 42.5)、矿渣、粉煤灰为原料,将水泥、矿渣、粉煤灰粉体直接加入磷石膏浆体中进行浆粉搅拌,制备出磷石膏-矿渣-水泥基(PBC)和磷石膏-矿渣-水泥-粉煤灰(PBCF)基水硬性胶凝材料的净浆硬化试样,并对PBC和PBCF净浆硬化试样的性能进行表征。结果表明:PBC试样的3 d抗压强度较低,7,28 d龄期抗压强度随水泥掺量的增加先增加后降低,水泥掺量20%(质量分数)时,试样的7,28 d龄期抗压强度达到最大值,后者为26.4 MPa;PBCF试样的7,28 d抗压强度随粉煤灰掺量的增加先增加后降低,粉煤灰掺量为15%(质量分数)时,试样的7,28 d抗压强度均达到最大值,分别为17.0,28.7 MPa;PBCF试样软化系数均≥0.88。     

粉煤灰掺量对磷酸镁水泥基复合材料力学性能影响

研究了粉煤灰掺量对磷酸镁水泥基材料的抗压强度、抗折强度、耐磨性和膨胀性能的影响。实验结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,磷酸镁水泥净浆的抗压强度先增大后下降,粉煤灰掺量为胶凝材料质量的10%时,抗压强度最大;而材料的抗折强度和耐磨性能随着粉煤灰掺量的增加而下降。其膨     

橡胶颗粒及EICP技术改良黄土动力特性试验

为探究橡胶颗粒及脲酶诱导碳酸钙沉淀（EICP）技术对黄土动力特性的改良效果,以西安地区黄土为研究对象,分析了仅掺橡胶颗粒和橡胶颗粒联合EICP技术两种改良方式下不同橡胶掺量、橡胶粒径及围压对改良土动强度、动剪切模量及阻尼比的影响,并对其加固机理做出阐述。结果表明：相比于素土,适当掺量的橡胶颗粒能有效改善土体孔隙结构,提高土体骨架,但不同粒径橡胶颗粒在土体中的分布形式及作用形式均不相同,因此两种改良方式下,试样动强度随橡胶掺量的增加先增大后减小,随橡胶粒径的增大先减小后增大,随围压的增大而增大;动强度峰值所对应的橡胶掺量为7%。考虑到不同掺量及不同粒径的橡胶颗粒均对EICP技术起抑制作用,导致生成碳酸钙晶体的沉淀量及碳酸钙晶体在土体中的分布形式存在差异,因此动强度增长率随橡胶掺量的增加而减小,随橡胶粒径的增大先增大后减小,且当橡胶粒径为(1, 2] mm时,试样动强度增长率峰值为29.51%。橡胶颗粒及EICP技术均对黄土动力特性有较大影响,试样动剪切模量随橡胶掺量的增加而减小,随橡胶粒径的增加先减小后增大,随围压的增加而增大;动剪切模量比的变化规律可用修正的Hardin–Drnevic...     

煤矸石含量对改性生土坯抗压性能的影响

目的研究煤矸石掺量对改性生土坯抗压性能的影响,以寻取改性生土坯中煤矸石的最优配比.方法保证水泥和石灰的用量不变,改变其他添加剂用量制作土坯,将湿塑成型的抗压试件分成黏土变量组和煤矸石变量组,采用电液式恒加载压力试验机分别进行抗压试验.结果改性生土坯与素土坯相比,抗压强度提高了2~4倍.随着黏土质量分数的增大,黏土变量组试件抗压强度先增大;当黏土质量分数达到43.48%后,试件抗压强度出现缓慢下降.随着煤矸石质量分数的增大,煤矸石变量组试件抗压强度先增大后减小;当煤矸石质量分数达到31.82%时,试件抗压强度达到峰值.结论煤矸石掺入混合土料中不仅可以替换部分黏土,还可以作为改性材料用以提高土坯抗压强度.     

金矿尾矿胶结充填用胶凝材料的制备及其性能表征

以矿渣微粉、水泥(P.O 42.5)、粉煤灰、氧化钙和硫酸钙为原料制备早强型尾矿胶结胶凝材料(尾矿胶结料),将尾矿胶结料用于胶结充填中位直径D_(50)为11.3μm的金矿细粒尾矿,表征分析充填试样的力学性能与流动性能。结果表明:相同胶砂质量比和尾矿浆固含量下,用尾矿胶结料胶结固化尾矿的效果优于P.O 42.5水泥;胶砂质量比1∶12时,充填试样28 d抗压强度为P.O 42.5水泥的4.9倍,尾矿胶结料的水化产物量高于P.O 42.5水泥;尾矿胶结料的胶砂质量比为1∶6、尾矿浆固质量分数为70%时,加入0.15%(质量分数)聚羧酸减水剂的充填料浆坍落度为278 mm,其力学性能和充填流动性能均可满足矿山充填要求。     

剑麻纤维复合黏土基材与底面力学耦合特性试验研究

土-岩界面是岩质边坡客土修复中常见的二元地质结构,基于纤维加筋技术,对纤维复合黏土基材与底面耦合稳定性展开研究,通过开展滑动摩擦试验,研究含水率、剑麻纤维含量等变量对接触界面土体滑动过程的影响,与微观分析相结合,探究剑麻纤维对黏土的改良机理。研究结果表明：（1）随含水率的增加,试样的动摩擦系数平均值呈先增大后减小的变化趋势;临界摩擦角α均随试样含水率的提高先增大到最大值,而后呈减小的趋势。当试样含水率位于塑限、液限之间时,存在最优含水率值使动摩擦系数与临界摩擦角达到最大值,此时黏土试样的黏附效果最优;（2）随着纤维掺量由0%增至1.2%,试样的动摩擦系数平均值及临界摩擦角呈先增大后减小的变化趋势;剑麻纤维的掺入能有效提高试样抗滑破坏能力,但会随着纤维掺量增加加固效果会减弱,试验中剑麻纤维掺量为0.8%时纤维复合黏土与亚克力板接触界面的耦合效果最佳。     

基于分形理论的二元再生水泥稳定碎石强度性能研究

利用分形理论对规范级配进行了重新划分,然后通过7天无侧限抗压强度确定最优级配,在此基础上研究掺入废旧沥青混合料和铁尾矿砂的水泥稳定碎石力学特征及其应力应变曲线特点。研究发现再生水泥稳定碎石强度随着RAP掺量的增加逐渐降低,但仍然满足高等级公路基层规范要求,随着铁尾矿砂掺量的增加先增大后减小,掺量60%到达峰值;应力应变曲线随着铁尾矿砂掺量变化基本没有影响,随着RAP的增加,越来越平缓。     

采动影响下陷落柱的滞后突水机理研究

为了研究陷落柱突水的滞后和突发特性,基于采动前后陷落柱的应力变化规律,通过自行设计的破碎岩体渗流试验系统进行陷落柱的破碎岩体渗透性试验,分析了应力集中状态下轴压对破碎岩体渗流特性的影响规律,阐述了破碎岩体二次破坏后的分维度变化规律及其对渗流的影响,研究了采动影响下陷落柱渗透率和启动压力梯度的变化规律.研究结果表明:在采动影响下,陷落柱经历原岩应力-应力集中-应力释放的变化过程,在此过程中其渗透率先减小后增大,而启动压力梯度先增大后减小;陷落柱突水的滞后性是由于采动影响下破碎岩体的压实作用、二次破坏造成的渗透率减小和颗粒运移形成的渗流衰减等因素共同引起的.     

粉煤灰混合料的击实特性

以细磨粉煤灰、水泥和粉细沙为主要材料组成混合料,试验研究细组分(粉煤灰和水泥)掺入量对混合料的最大干密度和最优含水量的影响.研究表明:在细组分掺入量小于某一数值时,混合料的最大干密度随细组分掺入量的增加而增大,大于该数值时,随细组分掺入量的增加反而减小;最优含水量随细组分掺入量的增加而增大,且增幅不大;粉煤灰混合料不像原状粉煤灰那样可击实含水量范围较宽,其可击实含水量范围为10%～16%,最优含水量在13.5%左右;对于混合料的最大干密度和最优含水量都存在着一个胶沙比特征点,且比较接近,为30%左右.