冻结方式影响试样内部结构变化的CT研究

利用CT技术可以在不破坏土体结构的情况下,连续不间断的观测到土体试样内各局部区域参数的变化.研究了两种粉质黏土试样分别以不同冻结方式进行冻结,并对试样进行了无损CT扫描,比较了冻结前后的CT数变化,由此定量得到试样内部各区域含水量和干密度的变化程度.结果表明:对于初始均匀的试样而言,不同冻结方式,对试样冻结后其内部含水量和干密度的变化的影响程度及趋势是不同的,比较而言,轴向冻结方式对冻土试样内部含水量的变化影响要小于径向冻结方式.     

NH3·H2O对桂林地区红黏土工程特性的影响试验研究

为研究氮肥污染对桂林红黏土物理力学性质的影响,使用氨水(NH₃·H₂O)溶液对具有代表性的桂林雁山红黏土进行浸泡,考虑氨水质量分数(0,4.5%,9.0%,13.5%,18.0%)和养护时间(1,7,14 d)双因子因素,通过室内试验,分析氨水污染对桂林雁山红黏土物理力学性质的影响规律。试验结果表明:随着氨水质量分数及养护时间的增加,桂林雁山红黏土的质量、含水率、相对密度和液塑限均增大,压缩模量减小,土体压缩性增强;碱-土作用是引起红黏土物理力学性质发生变化的主要原因,其相互作用导致红黏土颗粒间的胶结物被溶解后又重新生成絮状物,使其原本稳定的结构状态发生改变。     

脱湿过程中红黏土热导率的变化试验研究

自然状态下岩土体中的三相组成处于动态变化之中,对土体热传导性能的准确测试造成困难,通过热导率脱湿曲线(TCDC)可间接获取土体的传热性能。为此,以桂林红黏土为研究对象,采用压力板仪和KD2 Pro土壤热特性分析仪,研究了红黏土在脱湿过程中热导率的变化规律。试验结果表明:在进气值之前,土体饱和度不变,3种干密度的土体热导率都有小幅度增加,此阶段主要与吸力变化引起的土体密实度变化有关;当吸力超过进气值后,热导率随饱和度减小逐渐减小,此阶段含水率为影响热导率的主要因素。基于热导率试验结果,采用Lu模型和William模型对红黏土脱湿过程中热导率变化曲线进行拟合,整体上2模型对试验结果拟合较好,可以用于红黏土脱湿过程中热导率变化的模拟。     

利用废旧胶粉改善红黏土工程性质试验研究

随着废旧轮胎的日益剧增,回收利用率较低带来了严重的环保问题。利用废旧轮胎胶粉对红黏土进行改良,形成混合土。通过标准轻型击实试验、等效击实试验、直剪试验以及渗透试验,研究了不同胶粉掺量(0%,3%,8%,15%,25%)和不同含水量对混合土的击实特性、抗剪强度特性以及渗透性的影响。研究结果表明:①混合土的最大干密度比原状红黏土低,且胶粉的掺量越大,最大干密度越小;②胶粉掺量增大,标准击实试验的最优含水率增大,等效击实试验的最优含水率有减小趋势;③胶粉掺量不超过15%时,随着胶粉掺量增大,混合土的抗剪强度增大,内摩擦角增大,且出现应变硬化现象:④标准击实下,胶粉掺量为8%时,混合土的渗透速率变化不明显;但胶粉掺量增加到15%时,混合土的渗透速率显著提高,提升幅度达到97.3%。研究成果可为贵州地区今后废旧胶粉的循环利用和胶粉改良红黏土的工程运用提供参考。     

固化作用下高液限黏土的击实特性与减水效果

基于传统水泥和石灰固化处理方法,提出利用大掺量低钙粉煤灰、细砂、水泥和石灰等固化剂进行高含水率黏土固化处理的方法,以期降低黏土的含水率,达到快速降低黏土含水率以用作堤坝防护土料的目的.通过一系列室内试验,得到利用不同配比固化剂改性黏土的击实特征和减水效果.试验结果表明:黏土固化后最大干密度有所降低,最优含水率略有下降;所设计固化材料对高含水率黏土减水效果良好,且粉煤灰掺量越大,减水效果也越好.     

TRD工法水泥土墙现场取芯的三轴渗透试验

为提高TRD工法在国内的应用水平,通过对天津市某基坑项目TRD水泥土墙进行现场取芯,在实验室内进行三轴渗透试验,得出水泥土墙在不同水泥掺入比条件下的芯样渗透系数曲线、不同养护龄期条件下芯样的渗透特性关系和不同土层条件下的芯样渗透系数对比,并分析产生上述曲线关系的原因,得出满足基坑止水要求的水泥经济掺入比和合理的养护龄期,给出了不同龄期下TRD水泥土墙渗透系数与水泥掺入比的经验公式.结果表明,TRD工法优于传统的SM W工法.     

V_2O_5-沸石-活性炭-凹土脱硝催化剂的研制及脱硝性能

稻壳炭化后添加碱液和铝源分别合成了A型、A+X型和X型沸石-活性炭复合材料,加入凹凸棒石黏土成型,采用浸渍法负载V2O5制备V2O5-沸石-活性炭-凹土复合脱硝催化剂。采用XRD、SEM、N2吸附和EDX对样品进行表征,考察载体类型、V2O5含量和反应温度对催化剂低温脱硝活性的影响。结果表明,二元载体和V2O5协同催化脱硝,其脱硝率高于纯凹土制备的脱硝催化剂。催化剂脱硝活性随V2O5含量的增加而降低。反应温度越高,催化剂脱硝活性越高,最佳的反应温度为250℃,温度大于280℃后活性炭被氧化。     

胶结型水合物对黏土质沉积物力学特性影响规律

研究低有效应力状态下胶结型水合物对黏土质沉积物力学特性的影响规律,可以为预测我国南海浅层天然气水合物开采风险和保证储层安全提供理论支持。为此,基于水合物三轴试验平台,制备了不同饱和度的胶结型水合物,开展了固结排水剪切试验,研究了低有效围压状态下含胶结型水合物黏土质沉积物强度和变形特性。研究结果表明：(1)胶结型水合物的存在会降低黏土质沉积物的初始固结程度,并有效提高其弹性模量和破坏强度,在低有效围压状态下沉积物的黏聚力与内摩擦角均会有不同幅度的增长;(2)含高饱和度水合物沉积物初始表现为较明显的剪胀现象,而随着有效围压升高,所有含水合物沉积物均表现为持续剪缩现象;(3)含水合物黏土质沉积物剪切变形主要受初始固结程度、水合物胶结作用和有效应力共同影响。结论认为,水合物开采过程中胶结弱化导致的强度损失和水合物相变导致的固结变形是黏土质储层面临的重要风险之一。     

泥页岩中有机质-黏土复合体的微观结构、变形作用及源-储意义

泥页岩中的有机质和黏土矿物在沉积演化过程中能够相互结合形成有机质-黏土复合体,成为重要的生烃母质。基于大量的场发射扫描电镜和透射电镜观察分析,以中国鄂尔多斯盆地三叠系延长组、黔北奥陶系-志留系五峰组-龙马溪组、黔中寒武系牛蹄塘组及南华北盆地二叠系山西组4套泥页岩储层为研究对象,详细查明了泥页岩中有机质-黏土复合体的微观结构及变形作用,并深入探讨了其源-储意义。泥页岩中有机质-黏土复合体成分复杂,形态多样,且易发生变形;驱动复合体发生变形的主要机制有构造应力作用、矿物颗粒作用、有机质赋存及黏土矿物转化。其中,由外部构造应力和复合体内部矿物颗粒对黏土层、有机质层挤压引起的变形能够改变复合体局部应力环境,所形成的拉张环境可使复合体发育大量纳米孔隙,且这些孔隙因黏土层的保护而不易发生烃类散失,可有效提升泥页岩的储集能力。相关结论有助于完善泥页岩的成岩理论,增进对页岩油气生成、运移和储集过程的认识,进而指导页岩油气的勘探开发。