风化泥岩路基填料水稳定性室内试验研究

针对广西已建高速公路部分路段由于使用风化泥岩开挖料作为路基填料而出现的路面开裂等路基病害,对风化泥岩的基本物理性质和水稳定性进行了室内试验研究。在有压及无压条件下探讨其在干湿循环过程中的变形及强度变化规律。试验结果表明:风化泥岩水稳定性较差,在有压条件下,上覆荷载对试样的变形具有一定的抑制作用,试样的CBR值及不排水抗剪强度较无压状态下有显著的提高,但经过一定的干湿循环次数后,其CBR值不能满足规范要求。综合试验结果可得风化泥岩是一种不良的路基填料,不能直接用于路基填筑,试验成果可为实际工程中风化泥岩等软岩作为路基填料的相关研究提供参考。     

南宁第三系湖相沉积泥岩特性试验研究

在静载荷试验基础上,进行多项室内试验,对南宁泥岩的崩解、膨胀性、吸力特性、强度特性、固结特性进行了探讨.     

泥岩地基动力打入桩承载特性研究进展

泥岩地基中的锤击打入桩,经常出现承载力异常问题,不能满足设计要求,需要补强处理,造成材料浪费和工期拖延,严重影响着工程建设。迄今为止尚未查清出现问题的原因,成为当前迫切需要解决的理论和技术难题。泥岩作为一种特殊的软岩,因其浸水易软化、受挤压易变形等特点,在荷载作用下易发生承载力不足的现象。本文归纳了现阶段泥岩地基锤击打入桩承载力不足的原因,明确了泥岩的基本工程性质,结合青岛地区泥岩桩的工程实例分析了泥岩中打入桩的工作机制和破坏模式,总结了动力打桩造成的泥岩损伤、泥岩桩的室内模型试验以及数值模拟等方面的研究进展,最后对泥岩地基动力打入桩的承载力问题进行了梳理,指出了目前研究存在的不足;同时,考虑到未来泥岩地区的发展及桩基工程的实际需求,针对泥岩的现场取样技术、泥岩桩的室内试验及数值模拟等方面提出了未来的发展方向。     

参数自适应的永磁同步电机无速度传感器控制

针对永磁同步电机无速度传感器控制时,模型参数变化引起观测器误差的问题,提出了一种模型参数自适应的观测器设计方法. 运用双无迹卡尔曼滤波的双估计方法,在通过模型估计系统状态的同时,利用估计所得到的系统状态再估计系统模型参数,从而实现模型参数的自适应控制. 试验结果表明,双无迹卡尔曼观测器在永磁同步电机的无速度传感器控制中,对系统状态和模型参数的估计准确有效,达到了预期的控制效果,实现了模型参数的自适应控制,使控制精度有所提高.     

渗流-应力耦合作用下高孔低渗泥岩渗透特性演化模型

围岩渗透特性演化是地下工程稳定性分析的一项重要研究内容.以某泥岩高放射性核废料处置库工程为背景,结合相关室内试验和现场试验成果,以泥岩力学损伤为主线,建立了泥岩渗透性演化数学模型;结合处置库巷道围岩孔隙压力的多年观测资料,通过建立能够反映实际施工过程的计算力学模型,采用精确罚函数法以及Nelder-Mead优化算法相结合的有限元反分析程序,对巷道围岩渗透性参数进行了反演研究.结果表明:反演所得的泥岩渗透率数量级与试验值相同,孔隙压力沿围岩径向分布规律一致,反演孔隙压力值与实测值比较接近;围岩扰动区最大渗透率是原岩的381倍,围岩的损伤分布形态与渗透性扰动区相似,均近似为椭圆形.研究成果对软岩隧洞长期稳定性的预测与预报具有一定的参考意义.     

砂泥岩间互地层破裂准则选取及在裂缝穿透性评价中的应用

针对目前存在的多种岩石破裂准则,以某油气田裂缝性砂泥岩储层为例,在岩心裂缝观察和岩石力学试验的基础上,通过数理统计和公式推导的方法,建立适用于地下低渗透砂岩和泥岩间互地层的破裂判断准则,并基于构造应力场与裂缝参数之间的定量关系模型,实现砂泥互层时裂缝穿透程度定量评价。结果表明:在压缩状态下,砂泥岩间互地层破裂判据适用两段式莫尔-库仑准则,但在拉张应力状态下,莫尔-库仑准则不适用,改用格里菲斯准则;砂、泥岩力学参数存在差异,同样受力变形条件下,裂缝先在砂岩中产生,再向泥岩中垂向延伸扩展,并发生一定产状的变化;泥岩厚度为5 m是裂缝能否穿透的临界值,多数裂缝会终止于砂泥岩界面处;相同的受力条件下砂岩越薄越容易产生裂缝,泥岩厚度达到20 m时砂岩厚度的变化对砂岩裂缝延伸进泥岩中的发育程度和裂缝密度影响很小。     

一种正态分布结构可靠性的改进算法

针对传统强度-应力干涉模型存在的局限,提出了一种改进的结构可靠性计算方法.利用泰勒级数展开求解非线性极限状态函数的可靠性系数,采用样本试验数据估计随机变量的分布参数,从而解决了分布参数未知、极限状态函数为非线性的正态分布结构在一定置信水平下的可靠性置信区间的计算问题.     

泥岩地基承载力的确定问题

推导了单轴抗压强度与抗剪强度之间的理论关系公式，并进行了泥岩试样的室内试验，试验结果分析表明，对于风化程度不同的泥岩应采用不同的试验方法与理论公式确定地基承载力．     

某水电站工程岩体裂隙面抗剪强度研究

水电站工程技术研究中,岩体裂隙抗剪强度参数是岩体稳定性非常重要的参数之一.以某水电站工程为例,为了提供工程边坡和地下洞室围岩岩体稳定性研究所需的裂隙抗剪强度参数,采取钻孔微新状岩体裂隙面芯样,进行室内直剪试验,并据Barton经验公式估算,对此两种方法结果对比分析.试验结果表明,Barton经验公式对平直稍粗糙型裂隙面抗剪强度参数估算结果与室内直剪试验结果基本一致,但对稍起伏稍粗糙型裂隙面抗剪强度参数估算结果与室内直剪试验结果偏差较大,分析认为该经验公式不适用于对高法向应力状态下JRC值偏大的硬性裂隙面抗剪强度的估算.     

实验分析泥岩水化膨胀应力与力学参数之间的关系

在钻井的过程中,泥页岩地层一旦与水基钻井液接触后,便会发生水化膨胀作用,在地层压力和上覆岩层压力的约束下产生膨胀应力,岩石强度降低,井壁稳定性下降。因此,研究水化膨胀作用与力学参数之间的关系是研究泥岩井壁稳定的关键内容之一。基于泥页岩的水化作用机理,通过室内实验分析了水基钻井液中的离子类型及其浓度对水化膨胀应力的影响,并且测量了岩样水化后的力学参数。实验结果表明泥岩水化膨胀应力与离子类型和浓度有关;水化后泥岩的含水量越大,产生的线膨胀应力越大,力学参数越小;线膨胀应力与泥岩水化后的力学参数之间具有较好的指数递减关系。     

泥岩遇水软化微观机理研究

通过扫描电镜与X射线衍射仪对不含蒙脱石的华北中生代煤系地层泥岩的微观结构与物质组成进行分析，研究了该泥岩遇水软化过程中微观结构随时间变化的动态特征．研究表明：泥岩中的矿物颗粒在水的作用下，颗粒间的连结将逐渐破坏，使水分进入层状颗粒之间，从而在岩石内部产生不均匀内应力以及大量的微孔隙．这些微孔隙的出现及其吸附效应的影响，进一步破坏了岩石的内部结构体系，使泥岩在宏观上产生软化崩解的现象．可见，泥岩内部结构体系的特点是其软化崩解的真正原因，而是否含有蒙脱石并非泥岩软化崩解的决定性因素．     

基于颜色特征和纹理特征的岩屑岩性识别

针对现有条件下的岩屑录井中岩屑识别率低、识别速度慢等问题,从特征提取和分类器方面对岩屑岩性识别进行了分析研究.采用二级分类器的思想,首先通过颜色特征和和差直方图特征采用朴素贝叶斯分类器将岩屑粗分为泥岩和砂岩,然后进一步采用贝叶斯分类器,通过颜色特征和和差直方图特征分别将泥岩和砂岩进行进一步的细分.实验结果表明,粗分的识别率、泥岩细分的识别率和砂岩细分的识别率分别能达到94.79%、97.59%和90.28%.这种识别方法更加符合现实的应用需求,有着更高的识别率,为岩屑岩性分析工作提供了可靠的依据.     

重力反演预测乌伦古地区泥岩分布

准噶尔盆地乌伦古地区石炭系碳质泥岩广泛发育,对该区烃源岩研究有重大意义。通过对重力资料场源分离和界面反演,获取了石炭系泥岩的深度、厚度及范围,有效指导了乌伦古地区烃源岩研究。     

泥岩地基及嵌岩灌注桩的承载特性试验

红土崖组(KwH)泥岩是一种分布于青岛地区的白垩系王氏群泥岩,是一种非典型的黏土岩,其透水性弱,具有一定的膨胀特性。为研究泥岩的物理力学性质、变形特性及嵌入泥岩中灌注桩的承载特性,以红土崖组(KwH)泥岩为试验对象,在青岛某地区开展了泥岩常规物理力学试验、泥岩地基及泥岩地基中嵌岩灌注桩的静载荷试验。试验结果表明,红土崖组(KwH)泥岩含砂,吸水膨胀率较小,是一种非膨胀性岩;全风化及强风化泥岩地基的P-s曲线基本呈缓变型;而中风化泥岩地基在破坏时发生了压裂及隆起,P-s曲线呈陡降型,而且变异性较大。该场地泥岩地基中灌注桩分别加载至10800 kN、12960 kN,试桩均未发生破坏,嵌岩灌注桩的桩侧摩阻力和桩端阻力均未充分发挥;中风化泥岩的承载力较高,可作为桩基理想的持力层;泥岩具有初始损伤特性,且随着应力水平的提高其损伤逐渐加剧。研究成果对青岛地区泥岩地基中的工程建设具有参考价值。     

干湿循环下万州侏罗系泥岩残积土的环剪试验

对取自万州区侏罗系库岸某泥岩残积土,分别进行5次、13次和21次干湿循环后得到3组重塑样,利用大型环剪仪开展固结不排水剪切和自然排水残余剪切试验.试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土在不排水剪切过程中更易产生较高的超孔隙水压力,不排水残余强度因干湿循环而劣化;随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土的有效残余黏聚力急剧增大,有效残余内摩擦角则显著减小,残余强度变由粒间黏聚力基本控制;泥岩残积土的残余强度具有显著的剪切速率相关性,且在较小的速率范围内具有"负速率效应",而在较大的速率范围内则有强烈的"正速率效应".随着干湿循环次数的增加,残余强度表现出强"正速率效应"的起始速率将减小.研究结果对三峡库区侏罗系岸坡在季节性降雨和周期性库水位变动下的稳定性评价具有一定的参考价值.     

南祁连盆地三叠系烃源岩有机地球化学特征

通过系统的野外剖面测量和样品采集, 并运用岩石热解、有机碳测试、干酪根分析、镜质体反射率、饱和烃气相色谱、透射光照射等技术进行室内样品测试, 综合评价了南祁连盆地三叠系碳酸盐岩和泥岩露头样品的有机质丰度、类型和成熟度, 探讨了有机质的原始沉积环境和生源特征。结果表明: 尕勒得寺组(T₃g)属于好烃源岩, 有机质类型为Ⅰ~Ⅱ型, 大加连组(T₂d)为Ⅱ~Ⅲ型; 有机质演化程度高, 处于高?过成熟阶段; 碳酸盐岩和泥质岩沉积环境分别为海陆过渡相和陆源为主; 碳酸盐岩与泥岩有机质生源分别为生物降解的水生生物和陆生生物。     

基于热模拟实验的泥页岩黏土矿物演化及成岩阶段划分研究

目前成岩作用研究主要集中于砂岩及碳酸盐岩,对泥页岩本身成岩作用及阶段划分的研究较少。随着页岩气研究的兴起,泥页岩成岩作用逐渐受到科研工作者的重视,因此,基于泥岩样品的热模拟实验,对不同演化阶段的样品分别进行X衍射分析、镜质体反射率(R_o)测试、岩石热解(T_(max))分析,应用测试及分析结果进行泥页岩黏土矿物演化的定量表征,并划分泥页岩成岩阶段,为泥页岩储层评价提供参考。研究结果表明,随着泥页岩成岩作用的进行,黏土矿物演化主要表现为高岭石向伊利石和伊/蒙(I/S)混层转化,可将泥页岩成岩作用划分为六个阶段,每个阶段对应的R_o、T_(max)临界值大于砂岩成岩作用相应的R_o、T_(max)临界值。     

青海地区泥岩膨胀特性与微观结构

为研究不同单元体泥岩膨胀特性与微观结构的关联性。本文对青海省东北部的泥岩进行调查研究,选用扫描电镜(SEM)对泥岩进行观测,利用图形软件分析岩石内部的结构。通过自由膨胀试验、侧向约束膨胀试验、膨胀力试验来探究不同单元体泥岩的宏观膨胀。通过获取的数据针对泥岩孔隙分形特征展开分析,运用灰色关联法建立宏观膨胀与微观结构之间关系。研究结果表明：①N型泥岩试样孔隙多,膨胀潜势不强,M型泥岩试样结构紧密,孔隙较少,矿物成分较多,膨胀潜势相对较强；②不同单元体泥岩试样的分形维数与膨胀率(力)呈负相关,且M型泥岩试样的分形维数在膨胀率(力)的拟合度要高于N型泥岩试样；③不同单元体的膨胀率(力)与平均孔径、圆度、分形维数、面孔率均有关联,尤其是孔隙的圆度和分形维数关联性最大。研究成果为宏-微观之间泥岩关联性的认识提供参考,对该地区膨胀岩(土)工程建设具有借鉴意义。