用红外光谱法确定粘土表面结合水界限

针对泥页岩吸附结合水诱发或加剧井壁不稳定问题,采用红外光谱法对粘土表面结合水界限进行了定性确定,同时获得有关水分子中化学键合及水分子与粘土矿物间相互作用的信息。结果表明,粘土矿物能与水相互作用而吸附结合水,随着粘土吸附结合水量增多,水合蒙脱土中水分子的伸缩振动频率ν随之降低。在伸缩振动频率ν随相对水气平衡压p/ps的变化过程中,存在先快、中间慢、后期又快直至稳定的特点,出现两个明显的转折点p/ps=0.9、0.98,它们为粘土—水体系的两个特征湿度,前者为粘土表面强结合水与松散结合水(渗透结合水)之间的交界点(界限),后者为松散结合水(渗透结合水)与自由水之间的交界点(界限)。其结果与离子交换法获得的结果相一致。     

用等温吸附法确定粘土表面吸附结合水界限

采用等温吸附法对粘土表面吸附结合水量及其界限进行了定量测定,结果表明,随着相对水气平衡压p/p_s的增加,在p/p_s=0～0.98时,纯蒙脱土吸附趋势均呈“S”形,表现为从单分子层吸附过渡为双层吸附、多层吸附,直到连续吸附。等温吸附曲线出现两个明显的转折点p/p_s=0.9、0.98,它们为粘土-水体系的两个特征湿度,前者为粘土表面强结合水与松散结合水（渗透结合水）之间的交界点（界限）,后者为松散结合水与自由水之间的交界点（界限）。实验研究测得了粘土表面吸附结合水量（质量、体积、密度、厚度、平均积分比容等）。配合X 射线衍射法,获得了水合粘土基面间距d₀₀₁与p/p_s的关系,验证了等温吸附法确定的两个特征湿度及对粘土表面结合水界限划分的正确性.     

用热失重法确定水合粘上水分含量及存在形式

以蒙脱土为例,采用热失重法定性定量确定了水合粘土中结合水类型、界限及其相对含量,并与等温吸附法结果进行了时比。结果表明,用该方法得到的水合蒙脱土中各种水分的相对含量及总含水量与等温吸附实验结果相一致。热失重(25~250℃)分析结果表明,水合蒙脱土中水分子主要存在自由水、松散吸附结合水、紧密吸附水(强吸附结合水)三种状态,分别劝应于25~75℃、75~120℃、120~230℃区间里的失水。从热失重(25~250℃)规律来看,仍存在两个明显的转折点。p/ps=0.9~0.98,它们为粘土一水体系的两个特征湿度,前者为粘土表面强结合水与松散结合水(渗透结合水)之间的界限,后者为松散结合水与自由水之间的界限,验证了等温吸附法确定的两个特征湿度及对粘土表面结合水界限划分的正确性。     

结合水对软粘土流变性质影响的试验研究

软粘土中含有强结合水、弱结合水和自由水,结合水是影响软粘土流变性质的重要因素。采用改进的直剪蠕变仪,对软粘土中结合水对其流变性质影响进行试验研究,测试了一组含水类型不同而其他条件相同的粘土试样的流变性质。测试结果表明,土体的粘滞系数随强结合水含量的增加而减少,即流变变形阻力随强结合水增多而减小;而当含水量大于最大吸附结合水含量时,土粘滞系数随含水量的增大而增大,即流变变形阻力随弱结合水的增多而增大。试验结果分析表明,强结合水是土体产生流变的主要因素,而弱结合水则是相对次要因素。该研究成果有助于进一步认清土体流变的起源,对改进和完善现有流变固结理论有一定指导意义。     

土的饱和度Sr的计算方法及误差原因分析

指出现行土饱和度Ｓｒ计算方法用于粘土时出现数值偏大甚至超过理论最大值的不合理左的原因是，将粘土中的结合水作为普通自由水引进公式，以富含结合水的特殊粘土－红粘土为例，研究其孔隙特征及其中水的性状，并讨论了结合水对红粘土Ｓｒ计算的影响。     

海南高液限土结合水试验研究

为了确定高液限土结合水及其合适的测试方法,为进一步开展高液限土压实机理研究提供基础,在海南万洋高速公路选取高液限土,分别采用容量瓶法和等温吸附法进行了结合水对比试验研究。试验结果表明,容量瓶法测试结果大于等温吸附法试验结果,两种方法测得结合水含量均随粒径的减小而增大,即细粒原土粗粒;容量瓶法测得细粒土样的强结合水含量是粗粒土的2.57倍,等温吸附法测得的细粒土样的强结合水含量是粗粒土的2.11倍;高液限土结合水的密度、水合比重均随结合水含量的增多而降低。等温吸附法自水汽中吸附结合水,因黏土堆积及其成团聚体的特点,水分子仅被吸附在黏粒表面,所以试验结果势必偏小。而容量瓶法从液体水中吸附结合水的过程更符合原状土的实际情况,因此建议采用容量瓶法测高液限土的结合水含量。     

饱和软粘土压缩变形中渗透参数的分析

为探讨饱和软粘土压缩变形中渗透参数的变化,首先对软粘土中有效应力原理进行了分析。由于粘土颗粒处于非充分接触或非接触状态,经典Terzaghi有效应力原理需要作适当的修正;接着分析了粘土介质中结合水和自由水的转化规律,指出了结合水对软粘土固结过程的影响;在此基础上,分析了孔隙度和孔隙渗透率应力敏感性,并讨论给出了相关的表达式。分析结果表明:软粘土的性质与其微结构有着密切的关系,饱和状态下,随着粘土中孔隙水的不断排出,有效应力增加,孔隙结构也随着其所受的应力的改变而发生变化,造成粘土孔隙度和渗透率的变化,进而对软粘土的压缩特性和渗流形态产生影响。     

EHF频段测湿频率的优选法

本文在EHF频段内测定了水对微波吸收的谐振频率为43.4GHz,与理论计算得到的极限吸收频率(40GHz)相比,无显著偏差。试验结果能分辩出结合水、混合水(结合水与毛细水)和自由水三种状态下对微波衰减特性的微小差异。在43.4GHz的固定频率下测得三种织物在结合水状态下某一瞬态含水量与称重法相比,无明显差异(毛织物相差0.4％、亚麻织物相差0.9％、锦纶织物相差0.8％)     

结合水对高液限土固结压缩特性的试验研究

高液限土的压缩沉降计算问题一直被广泛关注。为了研究结合水对高液限土压缩特性的影响,提高固结压缩量计算的精度,选取海南万洋高速公路的高液限土进行研究,采用容量瓶法进行了结合水含量的测试;开展了SEM电镜扫描与XRD射线衍射分析的微观试验,研究土体组成成分对结合水吸附性能的影响;提出考虑结合水含量的修正土体孔隙比计算方法,假定不同的结合水密度,进行了相同常规孔隙比及考虑结合水含量的修正孔隙比下的一维饱和固结试验。同时选用长沙砂性土进行以上试验作为对比研究。结果表明:海南高液限粉土的结合水含量远高于长沙砂性土;土体中的黏粒含量、亲水性黏土矿物的含量以及高岭石的叠状结构影响了结合水的吸附性能;结合水的密度约为1.3 g/cm~3,考虑结合水含量后两种土样的固结压缩量随时间变化一致,且试验结束后的含水率高于试样结合水含量,工程实践中难以脱去,可以归为固相的一部分,建议考虑结合水含量对高液限土的孔隙比计算方法进行修正,这对高液限土路基压缩特性以及工程应用具有实际意义。     

离子型稀土矿原地溶浸溶浸液渗流规律的影响因素

根据离子型稀土矿具有黏土矿物性质,矿物颗粒表面结合水对溶浸液具有粘滞和吸收作用,并能缩小孔隙体积的特点,探讨了矿物颗粒表面结合水的形成机理及其对溶浸液渗流规律的影响.研究结果表明:离子型稀土矿具有B型颗粒结构特征,松散矿物颗粒在满足起动临界水力梯度和颗粒几何尺寸的条件下阻塞孔隙;表面结合水和松散颗粒是影响原地溶浸离子型稀土矿溶漫液渗流规律的2个主要因素.     

粘土在松散型砂中分布状态的研究

基于应由粘土在松散型砂中的分布状态来评价混砂质量的想法,本文提出了一种观测型砂颗粒截面以研究粘土在砂粒表面分布的实验方法.在不同混砂时间时,对砂粒表面粘土膜的厚度、粘土膜的均匀性和型砂中的成膜粘土量进行了测量及计算,获得粘土分布随混砂时间而变化的规律,并与型砂性能的变化相对应.     

板桥油田低电阻率油层成因机制分析

板桥油田东营组—馆陶组低电阻率油层在测井曲线上的响应特征与正常油层有明显的差别,通过对板桥油田地质、粘土矿物分析等,综合研究其低电阻率油层的成因,认为粒度细、泥质含量高、岩石的亲水性是形成低电阻率油层的主要原因。研究区低阻油层岩性以粉砂岩、细砂岩为主,泥质含量较高,较高含量的泥质充填了颗粒的孔隙空间;以孔喉为主的孔隙类型,使自由水在较细的孔喉中无法自由流动产生束缚水;由于粘土矿物的存在,油层的粒间孔隙受到改造,引起孔隙直径变小及微孔隙发育,加之蒙脱石强烈的吸水能力,导致大量水被吸附于颗粒及粘土表面,同时由于较疏松的高岭石的迁移而堵塞孔喉,使部分自由水成为束缚水,造成油层束缚水含量较高。导致低阻油层形成的次要原因是粘土矿物的附加导电作用、较薄的油层厚度及泥浆侵入。     

弱界面层对树脂砂粘结桥附着力的影响机理研究

本文着重研究环境湿度、原砂水分和含泥量等对呋喃树脂、酚醛树脂、酚醛尿烷树脂和多元醇—聚氨酯等各种不同树脂砂在固化、存放中强度的影响。从性能测试和扫描电镜分析其变化规律,得出水分子的渗透和泥分杂质的存在,在砂粒表面和粘结桥之间形成弱界面层,由于弱界面层的解吸作用和阻碍粘结剂对砂粒表面的润湿,大大降低界面的附着力,导致粘结桥附着破裂。     

软弱土地基在地震作用下正反两方面的效应

通过对１９７６年唐山大地震资料的分析研究表明，在强震作用下地基中的软粘土层与可液化饱和松砂层都有明显的防止多层砖房倒塌的作用以及减少震害的作用（相对于良好的Ⅱ类土地基而言）。虽然软粘土层的震陷、饱和松砂土层的液化都会引起一定的震害，但运用抗震设计和纠斜技术能够克服这方面的震害。     

基于土颗粒三维理想模型的黏性土渗透系数研究

黏性土是一种低渗介质,常作为土石坝、提防、公路路基等构筑物的防渗层,其渗透系数的准确表达直接关系到堤坝的安全以及公路的耐久性。利用土颗粒三维理想模型对黏土颗粒表面结合水进行研究,认为结合水就是黏土颗粒的一部分,不参与土中水的渗流,土体中有效孔隙体积不包含结合水的体积;在此基础上引用有效孔隙比概念分别对太沙基、柯森-卡门、达西等3种渗透系数经验公式进行了修正;对广西贵隆高速工程现场的典型红黏土进行了渗透试验,将实测值与修正前后的3种公式分别进行了对比,验证了修正公式的合理性。通过对修正公式计算结果的对比分析认为,经修正后的柯森-卡门渗透系数经验公式比之其他公式更符合广西地区红黏土渗透系数的计算。该研究可为广西地区高速公路路基的防渗设计与施工提供重要参考。     

关于系数间断的Stefan型自由边界问题的强解

研究系数间断的Ｓｔｅｆａｎ型自由边界问题的强解,并证明：在一定条件下,自由边界是单调的,在有限时间内,自由国界能穿过界面ｘ＝ｂ达到端点ｘ＝ｃ,在穿越界面前,强解就是古典解。