辽西紫都台-于寺盆地膨润土矿岩石矿物学特征研究

对紫都台-于寺盆地内二道河、哈尔套、北窝棚及下扎兰波罗等膨润土矿床进行了系统采样、处理,开展与矿床相关的赋矿岩系岩石学及矿物学特征研究。通过基本分析、XRD、化学全分析、阳离子交换量等手段对样品进行测试,研究结果表明沉凝灰岩、流纹质熔结凝灰岩、砂砾质凝灰岩等富含火山玻璃的岩石更易于水解形成膨润土矿。膨润土总体呈碱性,矿物组成以蒙脱石为主,其次为石英、斜长石等伴生矿物。XRD及阳离子交换量表明盆地北部二道河及哈尔套膨润土矿发育钙基及钠基膨润土,并呈现上部钙基膨润土、下部钠基膨润土的分层特征,对盆地南部下扎兰波罗及北窝棚膨润土矿的深部寻找钠基膨润土矿具有指导意义。     

碱金属离子及碱溶液对膨润土性能影响的研究进展

基于前人有关膨润土在碱性环境下的室内试验和数值模拟的研究结果 ,重点阐述了碱金属离子及碱溶液对膨润土矿物成分、微观结构、膨胀性和渗透性等方面的影响,讨论了温度、pH值与溶液浓度等对上述过程的影响。碱金属离子及碱性溶液不仅可交换膨润土中蒙脱石层间阳离子,而且可溶解膨润土中的蒙脱石,生成非膨胀性矿物,并随着温度和pH值升高,蒙脱石被溶解程度增加,从而导致了膨润土膨胀力减小,且随着温度、溶液浓度及pH值的增加,膨胀力削弱程度加强;同时,膨润土与碱金属离子及碱溶液接触时孔隙增多,进而渗透性增强,随着温度和溶液浓度增加,渗透性也明显增强。数值模拟可实现膨润土与碱性溶液长期接触时发生的矿物成分及渗透性变化的预测。高温、不同pH值的低碱性溶液及其耦合作用对膨润土的矿物化学成分、微观结构、膨胀力和渗透性的影响及机理研究应该是今后研究的重点。     

湘东北岳阳地区冷家溪群和板溪群凝灰岩 SHRIMP 锆石U-Pb年龄 ——对武陵运动的制约

对冷家溪群及其上覆板溪群斑脱岩中的锆石进行研究,测得冷家溪群小木平组斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb年龄(822Ma±10Ma)和上覆板溪群张家湾组斑脱岩锆石U-Pb年龄(802.6Ma±7.6Ma),结合“江南造山带”东部变质基底双桥山群和西南地区四堡群、下江群的SHRIMP锆石U-Pb年龄,将冷家溪群与其相应的江南古陆变质地层明确定位于新元古界。该年龄对重新界定“武陵运动”的时限和进行同期地层的区域对比、构造演化研究都有重要意义。冷家溪群与双桥山群、梵净山群、四堡群、双溪坞群一样,均为低变质绿片岩系,构成了江南古陆地区的变质基底。多年来冷家溪群一直划归中元古界,并且视为“武陵运动”的主体,其时代的定位将影响整个江南古陆变质基底的地层划分和对比,也将制约江南造山带的地质背景和成矿条件解疑。上述锆石U-Pb年龄不仅标示了湘东地区新元古代地层的时代,也为江南古陆中部变质基底提供了新的、精确的年代学数据。     

Analysis of the FEBEX multi‐barrier system including thermoplasticity of unsaturated bentonite

Deep geological repository involving a multibarrier system constitutes one of the most promising options for isolating high‐level radioactive waste from the human environment. To certify the efficiency of waste isolation, it is essential to understand the behaviour of confining geomaterial under a variety of environmental conditions. To this end, results from a near‐to‐real experiment, the full‐scale engineered barriers in situ experiment, are studied by means of a thermo–hydro–mechanical finite element approach, including a consistent thermoplastic constitutive model for unsaturated soils. Laboratory tests are simulated to calibrate model parameters. The results of the numerical simulations are compared with sensor measurements and show the ability of the model to reproduce the main behavioural features of the system. The influence of the hysteretic and temperature‐dependent retention of water on the mechanical response is exhibited. Finally, those results are interpreted in the light of thermoplasticity of unsaturated soils, which reveals the highly coupled and non‐linear characters of the processes encountered. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

盐溶液对膨润土膨胀性的影响

膨润土因其优良的膨胀性和低渗透性常被用作深层地质处置库的缓冲和回填材料,但其膨胀性会受到地下流体溶液浓度的影响。针对这种现象,利用单轴固结仪研究了压实商用膨润土在不同上覆荷载和不同浓度NaCl溶液作用下的膨胀变形特性。结果表明：随着NaCl溶液浓度升高,该膨润土的膨胀性显著降低,且最大膨胀应变与上覆荷载之间在双对数坐标系下存在良好的线性关系。利用有效压力的概念和计算方法,实现了用唯一一条曲线来描述不同盐溶液浓度作用下膨润土的膨胀变形行为,同时证明了有效压力理论的合理性。     

相混合计算法确定蒙脱石含量的对比研究

基于X射线粉晶衍射分析、化学成分分析数据,依据物质平衡原理,应用相混合计算法对陕西洋县、河南确山、内蒙古赤峰三地的膨润土进行了定量物相分析。根据电子探针微区分析所得蒙脱石晶粒化学成分数据,采用以阴离子为基准的氢当量法,计算了膨润土中蒙脱石的晶体化学式。应用CELLSR软件,计算得到膨润土中各主要矿物的晶胞参数。通过与传统的确定膨润土中蒙脱石含量的吸蓝量法和X射线衍射多相Rietveld分析法进行定量对比,结果表明,相混合计算法是确定多种矿物共生的膨润土中蒙脱石含量最有效的物相分析方法。尽管受不同分析方法的误差积累影响,但是由该法确定蒙脱石的含量仍能保证±20％的计算精度。     

两种膨润土的土-水特征曲线

用滤纸法和压力板法对Kunigel-V1和高庙子两种膨润土进行试验研究,量测不同孔隙比情况下的土-水特征曲线,研究土-水特征曲线与孔隙比之间的关系以及两种膨润土的土-水特性。试验结果表明：用吸力与含水率的关系表示土-水特征曲线时,在吸力较大的情况下,孔隙比对土-水特征曲线的影响不大;用吸力与饱和度的关系表示土-水特征曲线时,土-水特征曲线随着孔隙比的减小向右上方移动,即在吸力一定的情况下,饱和度随着孔隙比的减小而增加,并且此变化接近于线性变化。另外,孔隙比相同时,Kunigel-V1和高庙子膨润土的土-水特征曲线比较接近,即两种膨润土的持水特性比较相近     

内蒙古鄂伦春自治旗大杨树一带膨润土矿地质特征

通过对内蒙古鄂伦春自治旗大杨树一带膨润土矿地层、构造、围岩蚀变等地质特征的调查研究,查明矿体主要赋存于白垩系下统龙江组的岩屑晶屑凝灰岩及角砾岩中.矿体分为东西两部分,根据埋藏深度和成矿条件,东部矿体分为4层,西部矿体分为3层.通过对矿石的物理化学性能分析,确定了该区膨润土矿石类型属钙基、蒙脱石型,并初步确定矿体的成因类型为火山碎屑蚀变型.     

饱和膨润土及其与砂混合物的压缩变形特性

对用不同制样方法得到的饱和膨润土及其与砂混合物进行了压缩试验。试验结果表明,饱和膨润土的压缩曲线呈双线性,不同于普通黏土的压缩曲线。压缩试验中量测了侧向应力,由此得到的饱和膨润土的静止侧向压力系数值较一般黏土的数值要大。对膨润土与砂混合物的击实样进行了由非饱和到饱和状态的浸水试验,并得出试验过程中侧向应力的变化规律。由于浸水饱和的试样和抽真空饱和的试样在较高压力时压缩曲线趋于一致,可采用快速抽真空饱和的方法进行试验研究,以缩短非饱和混合物击实样浸水饱和所需时间。引入骨架孔隙比的概念,用来判断膨润土与砂混合物中砂骨架是否形成,得出影响混合物压缩特性的决定因素。     

添加沸石对黏性土-膨润土竖向隔离墙材料压缩和渗透特性的影响

土-膨润土系竖向隔离墙广泛应用于工业污染场地和地下水修复工程。通过坍落度和一维压缩固结试验研究添加沸石对黏性土-膨润土竖向隔离墙材料的工作性,以及压缩和渗透特性。黏性土选用高岭土,沸石-高岭土-膨润土试样中沸石掺量为2%～40%。试验结果与以往沸石-砂-膨润土竖向隔离墙材料以及击实沸石-膨润土混合土研究结果进行对比,明确沸石掺量和粒径对压缩和渗透特性的作用规律。试验结果显示,满足隔离墙材料施工要求的含水率范围随沸石掺量增加而增大,并处于液限的0.96～1.18倍。添加细颗粒沸石对试样的压缩指数和渗透系数影响较小,渗透系数小于10-9 m/s。相反,添加粗颗粒沸石将导致微孔隙尺寸增大,并形成水能够通过的沸石网架结构,将显著增大渗透系数。试样渗透系数能够通过考虑孔隙比和液限的经验公式进行良好的预测。