富有机质页岩水化特征的试验研究

为揭示富有机质页岩水化损伤机理,以长宁地区龙马溪组页岩为研究对象,借助于XRD衍射、自吸、浸泡、水化应力、水化应变等一系列物理试验,对其水化特征进行了研究。实验结果表明：富有机质页岩以黏土矿物和石英为主,黏土矿物中伊利石和伊蒙混层为主要成分,无蒙脱石;自吸水过程中会发生水化作用,且黏土矿物含量越高,自吸水量越大,水化反应越易发生;水化作用前期较剧烈,后期逐渐趋于稳定;水化过程中可观察到裂纹的萌生、扩展和汇合现象,进一步演化为宏观贯穿裂纹。黏土矿物中伊利石的线性水化应力稍小于蒙脱石,但水化应变却远小于蒙脱石。不同黏土矿物、混层矿物的水化不均匀导致富有机质页岩发生水化损伤现象。     

龙马溪组硬脆性页岩水化实验研究

硬脆性页岩水化对页岩气开发井壁稳定有重要的影响,为此,对龙马溪组硬脆性页岩进行水化实验研究,包括矿物组成、微观结构、水化应力、自吸吸水率及岩芯浸泡等方面实验研究,探讨分析了硬脆性页岩水化过程与机理。研究结果表明,页岩黏土矿物以伊利石为主,黏土矿物呈片状且定向排列,层理和微裂纹发育,为水化提供作用空间和流动通道;页岩水化应力和自吸吸水率随浸泡时间增加而先上升后趋于稳定,页岩组构对上升速率或幅度有重要影响;浸泡过程中,岩样表面主要形成平行层里面的裂缝,随着浸泡时间增加,岩样保持完整性或水化剥落成碎块,页岩组构和胶结程度对页岩水化程度有重要影响;页岩水化是物理化学作用和力学作用相互耦合结果,前者使岩石断裂韧性下降,后者使Ⅰ型裂纹应力强度因子增大,当应力强度因子大于岩石断裂韧性时,裂纹将扩展或增宽,逐渐形成宏观裂纹,可进一步扩展成裂缝。     

泥页岩井壁应力的力学-化学耦合计算模式及数值求解方法

泥页岩井壁稳定问题在世界许多油田都存在,至今一直没有能够得到很好地解决.为此,在假定泥页岩为线弹性体的条件下,建立了均匀地应力作用下泥页岩水化后井眼周围应力分布的计算模型.对该模型利用差分方法进行了求解,并编制了Windows应用程序,该程序可计算出泥页岩水化后井眼周围岩石的含水量分布、井眼周围的应力分布及保持井壁稳定所需的坍塌压力.该研究方法及所得结论,对于解决泥页岩地层的井壁失稳问题具有较大的指导意义.     

泥页岩储层脆性评价实验研究——以贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩为例

泥页岩的压裂改造效果很大程度上由其脆性决定,开展泥页岩的脆性评价实验研究,可为页岩气田的开发与增产提供技术支撑。贵州岑巩地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩层系内页岩发育良好,矿物组份复杂,非均质性强。通过对TX1井岩芯样品分别展开全岩矿物X-射线衍射、地层条件下的三轴压缩应力实验以及物性测定实验,系统分析矿物组成和岩石力学特征,并以实验结果为基础分析矿物成分与岩石物理参数的关系,明确了目的区域常规物性普遍较差,总体具有低孔-超低渗特征。该实验测试数据及取得的认识为该地区泥页岩层段的脆性评价研究能够提供一定指导。     

断裂页岩地层中井筒坍塌压力的计算方法研究

为减少钻井风险和造价,建立了碎屑岩中塌孔压力的计算方法。根据某工程,通过本方法计算出的井筒坍塌应力与实测值进行了对比,结果发现计算值与实测值吻合良好。     

水化作用下深层页岩软化本构模型研究

考虑到目前缺乏对深层页岩水化软化机制的认识和相应本构模型的研究,对四川盆地龙马溪组深层页岩开展室内试验和理论模型研究,建立水化作用下深层页岩软化本构模型。首先开展清水自由浸泡试验;然后对不同浸泡时间的岩样进行CT扫描,并绘制CT灰度直方图分析页岩水化细观损伤机制;再对泡水后的岩样进行三轴压缩试验;最后采用连续损伤力学和Weibull统计理论,建立高闭合压力下的页岩软化本构模型。试验结果表明,页岩水化损伤的主要原因是由于内部微裂隙萌生和扩展,在力学参数上表现为黏聚力、峰值强度和弹性模量等参数随水化时间的增加而降低,泊松比随着水化时间的增加而增加,而在应力–应变曲线中表现为压密阶段和屈服破坏阶段有明显的延长;模型参数m,F₀随水化时间的增加而减低,从宏观上解释了水化作用致使页岩力学性质软化这一特性。     

钻井液用深层泥页岩有机硅聚合物抑制剂研究

为提高胺类抑制剂的抗温能力,将有机硅KH570引入到聚乙烯亚胺分子中,并通过抑制造浆、线性膨胀、滚动回收、压力传递、吸附量测试及电镜观察等实验手段,研究其综合性能及作用机理。结果表明,有机硅的加入增强了聚乙烯亚胺的高温吸附稳定性,该抑制剂通过在页岩表面发生化学吸附形成致密膜,提高其在高温下抑制泥页岩水化膨胀与分散的能力,有效阻止压力传递。同时,与水基钻井液常用处理剂有良好的配伍性,并具有一定降滤失的效果,可以有效维护深部泥页岩地层井壁稳定。     

泥页岩井壁稳定影响因素分析

 考虑泥页岩钻井液体系中电化势渗透产生的流体流动和离子运移以及与固体变形的联合作用,提出泥页岩井壁稳定耦合新模型。通过有限元计算泥页岩井壁周围孔隙压力场和应力场,分析泥页岩及钻井液性能参数对井壁周围地层坍塌破坏系数和坍塌压力的影响。研究结果表明,泥页岩渗透率增大,溶质扩散系数增大,泥页岩单位表面电荷数减小有利于泥页岩井壁稳定。通过使用高浓度、高反射系数的钻井液能够提高泥页岩井壁的稳定性,对于泥页岩地层使用过高的钻井液密度反而会导致井壁不稳定。泥页岩钻井液体系膨胀系数减小,泥页岩水化程度能够减轻。在钻井液浓度大于泥页岩孔隙流体浓度的情况下化学反渗透可能使泥页岩失水,与大尺寸井眼相比,小尺寸井眼坍塌破坏指数随时间变化较显著。     

泥页岩作为路基填料在高速公路路基施工中的应用

以太旧高速公路路基工程为例,介绍了泥页岩作为路基填料在公路路基施工中的应用及其经济效益。     

南堡凹陷古近系泥页岩孔隙结构特征

对南堡凹陷古近系泥页岩采用岩石热解、X衍射矿物分析、扫描电镜观察、氮气吸附测试等实验方法,探讨主要目的层段泥页岩孔隙结构特征。结果表明,南堡凹陷古近系泥页岩具有低孔致密的储层特征,部分样品具有较高的脆性矿物含量,有利于形成裂缝网络;微观孔隙类型主要包括有机质孔隙、粒间孔、粒内孔和微裂缝;微孔和中孔提供了绝大部分比表面积与孔体积,是气体吸附和存储的主要场所;泥页岩孔隙结构主要有细颈长体的墨水瓶孔型、四面开放的平行板型,其中以有利于气体吸附存储的墨水瓶型为主;有机碳含量是控制南堡凹陷古近系泥页岩中纳米级孔隙体积及其比表面积的主要内在因素;石英含量与孔体积有较好的正相关性;脆性矿物对于孔隙有积极的建设作用;有机碳含量是影响页岩吸附气体能力的主要因素。     

水泥砂浆后期水化孔隙结构演化研究

研究了水泥砂浆后期水化过程中孔隙结构的演变情况。采用了压汞法测量了水泥砂浆孔结构的变化。研究结果表明:在水泥砂浆后期水化的过程中,总孔容随着水化时间增加而变小,并且两者之间的关系可以用指数函数表征。     

晶种在水泥负温水化系统中的作用

采用晶种作为防冻剂中的早强组分，试验时对比了晶种防冻剂与普通防冻剂的性能，发现晶种防冻剂不但大量降低混凝土中的盐掺量，而且各项性能均能达到和超过普通防冻剂的水平。试验发现负温体系中晶种的作用仍然是促进水泥的水化速度。     

混凝土空间框架节点的加固试验研究

针对震损的混凝土空间框架节点的加固修复方法,本文简要介绍了5个用玄武岩纤维加固的混凝土空间框架节点低周反复试验的情况,对试验现象及实验数据进行了分析,发现加固后的节点极限承载力及延性系数等得到较大的提高,说明该加固方法是合理有效的。     

预应力混凝土板梁力学特性试验研究

 岩石类材料具有较高的抗压性能和较低的抗拉性能,如何改变该类材料的特性以满足工程上的需要是急需研究的课题。通过对某高速公路高架桥上预应力混凝土板进行张拉、跨中集中荷载、均布荷载及均布荷载与跨中集中荷载共同作用等几种情况下的力学特性进行对比试验,探讨了预应力混凝土板梁在弹塑状态下的工作特性,为正确设计预应力梁板积累了经验,同时也对岩石类材料的改性问题做出了一些有益的探讨。     

红砂岩膨胀力学特性试验研究

针对南京红山窑水利枢纽工程提供的红砂岩岩芯,采用MTS 815.02型岩石刚性伺服试验系统和岩石膨胀测量仪,对膨胀红砂岩进行了力学特性试验研究。并进一步探讨了膨胀红砂岩膨胀力与吸水率的相关性,继而研究膨胀红砂岩膨胀力与膨胀变形的规律。通过膨胀红砂岩力学特性试验结果分析,膨胀红砂岩的初始吸水率对其膨胀力有着强烈的影响。这一结果对水利工程地基处理方案设计与施工具有重大的参考价值。     

高性能混凝土水化热试验研究

高性能混凝土各组分性能的叠加效应十分明显。通过配制C65混凝土的试验,分析了所用各项材料对水化热的影响因素与机理,结果如下:低水胶比明显降低混凝土的总水化热。水泥用量不再是影响混凝土温升的单一因素,为降低温升,应尽量减小水泥用量,以矿物掺料取代。单纯掺加硅粉,可使混凝土的总水化热有所降低。粉煤灰掺量越大,混凝土早期的水化热和温升就越小,掺量超过25%(以水泥用量计)时,效果趋于明显。掺高效减水剂不影响混凝土的总水化热,但可明显改变混凝土的早期放热速度,与硅粉共同作用,能抑制混凝土总水化热,掺量>1%时效果十分明显。     

温州软土水泥土强度特性规律的室内试验研究

通过温州粘土水泥土与温州淤泥质水泥土室内抗压强度正交试验，得到水泥土性能的一些规律，例如，在相同掺合量、相同养护龄期时，粘土水泥土的抗压强度均大于淤泥质水泥土，但其差值在低龄期时很小，而在高掺合量时却同龄期几乎无关。     

大理岩颗粒及试样尺寸对冲击倾向影响的试验研究

试样的冲击倾向是反映岩石发生冲击地压难易程度的重要参数。对4种不同颗粒和5种长径比的大理岩试样进行了单轴压缩试验，通过分析应力．应变全程曲线发现，大理岩冲击倾向指标Et/ER随矿物颗粒的增大而逐渐增大，随试样长径比的增大却逐渐减小，这种趋势随颗粒和长径比的变化而逐渐变缓，不同颗粒的大理岩表现程度有所不同。大理岩强度随试样长径比的增大逐渐减小，试样强度与颗粒的关系比较复杂，没有明显的规律。     

高层建筑桩筏联合基础荷载分配测试研究

桩筏联合基础上,上部荷载在桩和筏板之间如何分配,分配比例与桩长,桩距、土质性质等有何关系,目前尚不明确。为了探讨这一问题,结合工程实际进行了测试研究工作,并推导了理论公式,供进一步研究和设计参考。     

ZZLS绿色生态护坡材料的强度试验研究

研究一种强度和抗侵蚀能力较高，且草灌植被可生长的ZZLS绿色生态护坡材料。利用扫描电镜和能谱技术，分析材料的微观结构和胶结成分，剖析了材料的植生功能和强度机制。基于室内试验成果，分析了材料的无侧限抗压强度和变形模量的变化规律，利用二次抛物线模型模拟其应力．应变关系，给出了模型的试验参数。结果表明，ZZLS材料的多孔结构有利于植被生长，水泥水化物是提高材料强度和团聚体水稳性的主要因素。随龄期和水泥掺量的增加，ZZLS材料的无侧限抗压强度表现为指数增长关系。水泥掺入比在12％以上时，龄期增长对材料强度增长率影响显著，因此，建议工程中优先采用12％～15％的水泥掺入比。ZZLS材料的应力．应变关系用二次抛物线模型描述比较理想，其平均变形模量和极限变形模量与无侧限抗压强度有着较好的线性相关关系。