非饱和黄土动力特性试验方法研究

由于适应变形的能力较差,非饱和黄土在常规动三轴试验中一般难于得到较为准确和具有较好规律性的试验结果.提出的应用动扭剪三轴仪对非饱和黄土动力特性进行试验的方法,避免了常规动三轴仪振动过程中的固有缺陷.将该方法应用于对杨凌非饱和黄土在不同湿度条件下进行了动强度及动模量和阻尼比试验,试验过程中实现了对非饱和黄土的孔隙水压力和孔隙气压力的动态测量,试验结果取得了比较明显的规律性.     

斜坡稳定性安全系数的统一解

斜坡是山区、冻土地区,以及黄土地区广泛发育的一类地质形态.斜坡具有滑动深度小、滑动面易于确定、易受降雨和滑动面上水分影响的浅层滑坡特点.一般地,将地下水流线概化成与斜坡互相平行的直线和流线相互平行的水平线.从两类特殊渗流条件下的孔隙水压力入手,应用有效应力原理得出了无限斜坡稳定性安全系数的统一解,并通过工程实例对所得出的统一解进行了验证.文中提出的考虑渗流影响的无限斜坡稳定性分析方法对类似滑坡分析有一定的参考价值,尤其对于复杂渗流条件下的、流场研究程度较高的重要道路工程地段及桥涵附近边坡稳定性分析、坝基抗滑稳定性分析与验算等问题的研究具有实践指导意义.     

基于图像处理的Q3黄土的微观结构变化研究

 黄土地质灾害的发生与黄土的微结构特征息息相关。针对黄土微结构图像定量分析中存在的问题,对原状及循环荷载作用后Q3黄土的微观结构特征进行研究。首先探讨SEM图像处理中的降噪和分割方法,将Lee图像增强算法应用于图像的降噪处理,将FCM聚类方法应用于灰度图像的分割,在此基础上计算循环荷载作用前后Q3黄土的孔隙面积、孔径、圆度、形态比等参数。结果表明：(1) 通过SEM图像表观特征的分析可知,在动应力的作用下,大孔隙数目减少,颗粒排列逐渐密实,接触关系也逐渐由点接触变为面接触;(2) 通过对孔隙面积、数量变化的分析可知,循环荷载产生的变形主要由于大孔隙破坏造成;(3) 通过对孔隙定向分布特征的研究可知,原状黄土的孔隙具有定向特性,在循环荷载的作用下,孔隙的定向性发生改变;(4) 通过对孔隙形状分布特征的研究可知,在动应力作用下,土颗粒发生转动,部分孔隙连通性受损。本研究可为揭示土体宏观受力的变形机制提供依据。     

附加压重下复合地基地震变形研究

碎石桩复合地基抗液化效果研究主要集中在强度方面,从抗震安全性角度来看,还应包括变形问题,主要用有限差分法开展了地震作用下碎石桩复合地基地震液化特性及变形研究。在动力分析中充分考虑孔隙水与土之间的耦合。分析了碎石桩复合地基上部存在不同的附加压重情况下,受El-Centro地震波作用下地基中孔压比的发展及桩间土变形时程。结果表明,碎石桩复合地基在承载力范围内,复合地基上部荷载越大,可以有效减小地基在地震动荷载作用下产生的超孔隙水压力。但是,随着上部荷载的增大,地震期间会产生较大的竖向沉降变形,而地震结束后固结沉降较小。     

粉煤灰掺量对混凝土抗渗性影响的研究

由于混凝土中的孔大小及孔结构直接影响其抗渗性能,而抗渗性又间接影响混凝土的耐久性。因此,研究混凝土各组分材料对其孔结构的影响,并通过氯离子快速渗透试验和压汞法结合评价对混凝土抗渗性能的影响。结果表明,粉煤灰的掺入可以提高混凝土的抗渗性,同时在试验范围内水灰比减小和粉煤灰掺量增加都可以提高混凝土的抗渗性能。     

木质素系减水剂与阴离子表面活性剂配伍对砂浆性能的影响

针对引气减水剂在改善混凝土耐久性和工作性的同时,造成混凝土强度降低的问题,研究了改性木质素系高效减水剂GCL1与4种阴离子表面活性剂配伍后对水泥砂浆物理力学性能的影响。表面活性剂与GCL1的质量比为1∶100时,增强了溶液的起泡性能,LAS降低了GCL1的减水率和硬化砂浆的抗压强度和抗渗性能。AS和AES可使GCL1的砂浆减水率从15.4%提高到17.1%,K12可使GCL1的砂浆减水率提高到18.8%,AS和K12降低了砂浆的抗压强度和抗渗性。AES使掺GCL1砂浆的抗渗压力比提高了12%～18%。孔结构测试表明,GCL1与AES配伍后可在砂浆中引入细小、均匀的气泡,增加硬化水泥砂浆中小孔的数量,提高抗压强度和抗渗性能。     

江垭大坝山体抬升的形成机制与趋势分析

湖南省澧水流域娄水的江垭水利枢纽工程，大坝坝高131m，建在一区域性江垭大向斜的西北翼部，坝基下伏有厚层的承压热水含水层。水库于1998年蓄水以后，出现大坝和山体抬升变形现象，至2001年2月两岸山体最大抬升值达21.8 mm，一般为15～10mm；廊道中抬升最大值达34.5mm，平均31mm。根据系统的监测资料，对抬升成因提出空隙水压力增高卸荷回弹扩容机制，随后在MTS刚性压力试验机上开展了岩石力学模拟试验；结合大坝所处的特殊地质条件和监测数据，提出适合于江垭大坝抬升成因的向斜滑脱机制模式，并于2001年7月对发展趋势作出判断，认为在水位变动中，下伏基础总的趋势向卸荷方向发展，升降的变幅将逐渐缩小，整体趋向稳定。大坝的监测延续至今，监测资料证实了当年的判断和预测，大坝安全运行。     

致密砂岩储层孔隙结构分形研究与渗透率计算——以川西坳陷蓬莱镇组、沙溪庙组储层为例

为厘清分形维数对储层物性特征的影响,并提高渗透率计算精度,通过对川西坳陷蓬莱镇组、沙溪庙组致密砂岩气藏12块岩心进行高压压汞实验;利用毛管束分形模型对进汞曲线进行分形处理,并结合物性资料,对分形维数与孔隙结构参数的关系进行研究;通过理论分析与多次试算,最终选取加权平均分形维数（D_ave）、分界压力（p_f）、中值半径（R₅₀）等对渗透率进行多元非线性回归计算。结果显示：研究区储层可划分Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类共4种孔隙结构类型;大、小孔孔隙结构相对独立,分形维数与孔隙结构参数关系复杂;多元回归计算的渗透率与实测渗透率相关系数平方达0.9。多元非线性回归计算模型对于渗透率的计算具有更高的精度,为致密砂岩储层渗透率的计算提供了新思路。     

页岩气储层微观储集空间研究现状及展望

从页岩气微观储层研究历程入手,总结页岩气微观储集空间的研究现状及进展,并探讨研究的不足和缺陷,提出科学展望,以期完善页岩气微观储层分类体系和理论。页岩气微观储集空间研究经历了随机观察和探索阶段及概念体系建立和实际应用阶段。页岩气微观储集空间分类方案繁多,代表性方案主要有基于孔隙尺寸、基于孔隙产状-结构和基于孔隙成因三大综合分类,各种分类标准和术语尚不统一。页岩微观储层孔隙演化研究逐步趋于定量化,微观孔隙发育控制因素复杂,沉积环境、构造背景、岩性及矿物组分控制了微观孔隙的类型及发育程度,有机碳含量（TOC）和干酪根类型影响有机质孔的发育,成岩演化直接控制着不同类型微观孔隙的发育和演化。针对页岩气微观储层研究现状,提出应进一步完善页岩气微观孔隙分类标准及划分方案,形成科学、客观、全面、系统的页岩气微观储层分类评价体系,加强微观孔隙发育控制因素定量研究,定量分析各种控制因素与各类孔隙的相关性,并不断改善测试手段,提高测量范围和精度,使页岩气微观储集空间直观、准确、全方位地展现和表征出来。     

化学气相渗透法制备炭/炭复合材料的显微结构 和力学性能研究

以天然气为碳源, 氢气为载气, 采用等温化学气相渗透工艺对预制体初始密度为0.5 g/cm³ (纤维体积分数为28%)的针刺整体毡进行致密化, 在70 h内制备出表观密度为1.76 g/cm³的炭/炭复合材料。采用压汞法对复合材料的开孔孔径分布进行了分析, 用偏光显微镜和扫描电镜观察了基体的微观组织, 分析了三点抗弯试样的断口形貌。结果表明, 复合材料中的开孔以小于40 μm的微孔为主, 基体热解炭几乎全部由粗糙层热解炭组成, 仅在化学气相渗透的初始阶段在炭纤维的表面形成了很薄的一层各向同性热解炭, 复合材料的抗弯强度达到210 MPa。