基于滤纸法的非饱和渗透性曲线测试

渗透性曲线是反映非饱和土中水分运移的重要参数,瞬态剖面法是测定渗透性曲线的常用方法。将滤纸法应用于传统的瞬态剖面法,设计了一种土柱装置,用于测定土体的渗透性曲线。该装置包括上部能够持续给水的供水系统及下部由带环刀的土样与滤纸叠置而成的土柱。在水分下渗过程中,定期测量土样与滤纸的质量以获得土柱的含水率剖面与水头剖面,根据所测数据计算得到土-水特征曲线和渗透性曲线。用此方法测得甘肃正宁马兰黄土与第1层古土壤的渗透性曲线和土-水特征曲线,该方法测量的吸力范围大,为1～105 kPa,渗透系数范围在10-5～10-13 m/s。用常见的统计预测模型预测了土体的渗透性曲线,并与实测曲线对比发现小吸力范围预测值与实测值相符,大吸力范围预测值偏差较大。     

原状非饱和Q3黄土的土压力原位测试和强度特性研究

为了揭示原状黄土的土压力的分布规律及其在开挖过程和浸水过程中的变化规律,对兰州市一个高18 m的Q3黄土边坡进行了现场试验,量测了边坡的位移、土压力、基质吸力和含水率,观测了该边坡的破坏过程,同时进行了一组控制吸力的原状黄土的非饱和三轴剪切试验。研究结果表明：①原状Q3黄土的表观黏聚力和有效摩擦角与吸力之间均为非线性关系。②原状黄土边坡的土压力随着土坡开挖深度的增加而不断增大。边坡开挖结束后的土压力分布大致呈中间大,两端小的三角形,最大土压力位置在大约坡高的1/3位置处。与朗肯土压力理论计算结果相比,实测黄土边坡的土压力远小于计算值。在浸水条件下,非饱和黄土的边坡土压力增速较大,浸水是边坡产生破坏的直接原因。     

原位非饱和黄土渗透系数研究

非饱和渗透系数为非饱和黄土分析中的关键参数,是基质吸力或体积含水率的函数,具体为何种函数关系尚难有定论,且非饱和渗透系数测定较为困难,运用土-水特征曲线间接推导具有较大随机性,稳态法及室内瞬态剖面法需考虑土体扰动影响。为此用原位瞬态剖面法处理黄土地区降雨入渗监测数据,得到黄土的非饱和渗透系数与体积含水率之间的关系,同时引入了田间测定非饱和渗透系数的θ法,二者计算结果具有较高的吻合度,证明了θ法的适用性。此外,基于不同时间体积含水率对深度的变化,提出用对数曲线拟合体积含水率与深度的关系,并应用到瞬态剖面法数据处理中,用此关系对θ法的一个基本假定进行了修正,得到了更接近实际的结果。     

PPTS-1压力传递型泥页岩渗透性测试系统

井壁失稳一直是困扰油气勘探开发的难题,而泥页岩渗透性是评价泥页岩井壁稳定性的重要指标之一。介绍了一套基于LabVIEW软件平台的PPTS-1压力传递实验系统平台,采用岩心分析法和压力传递测试技术精确测试泥页岩的渗透率。实验结果表明,该实验平台操作简单,性能稳定,测试精度高,为井壁稳定性深入研究提供了支撑。     

软土地基承载力原位测试及其相关性研究

选用平板荷载试验、轻便动力触探试验、十字板剪切试验等三种测试手段,对潭邵公路软土地基承载力进行了研究。通过对测试数据进行统计分析,建立了N10与Cu的回归方程,且其相关系数均在0.9以上,表明二者具有很强的相关性。以Cu-fk关系为桥梁,推导出N10-fk的关系表达式,该公式同时考虑了埋置深度对承载力的影响。该研究为湖南地区同类地基土承载力的确定提供了一种新方法。     

黄河冲积层静止土压力系数原位测定与分析

静止土压力系数K0与其他物理力学性质相互制约,变化特征复杂,加之试验条件、理论假设条件不同,表达形式多样,结果迥异。依托济南地铁工程勘察,采用原位土体水平压力测定仪（KSB）对济南西北部黄河厚冲积层现场测试,将测试结果与原位旁压试验、室内侧压力仪K0试验结果,以及考虑黏性土内摩擦角、塑性指数的K0计算公式进行对比,分析表明：KSB测试结果以指数形式插值推算原位静止土压力系数更优;20 m深度范围内黄河冲积层黏性土可近似为正常固结饱和状态,K0介于0.4～0.7之间并随埋深减小,而Jaky公式计算值偏高,室内土工试验K0值偏低;以固结快剪内摩擦角 或等效内摩擦角 修正Jaky公式的计算结果更接近KSB实测值。     

利用压力脉冲试验测定某地花岗岩体的渗透系数

利用压力脉冲试验进行渗透系数测量,采用跨接式封隔器系统将试验段与钻孔分隔,通过高压泵向试验段注水,使试验段压力迅速增加,然后关泵,并记录压力随时间的衰减曲线。通过将记录曲线与标准曲线进行拟合的方法确定测段岩体的渗透系数。给出了在一个钻孔中利用该试验方法获得的3个测段的渗透系数测试结果。并与同一钻孔中的常规压水试验结果以及其他地区渗透系数测试数据的统计分析资料进行了对比。作为岩体渗透系数测试的一种试验方法,压力脉冲试验方法具有方便、省时的优点,尤其适用于低渗透系数岩体的测试。     

风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力特征试验研究

连续降雨条件下,风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力特征是深刻认识反复翻浆冒泥病害机制的关键。采用不排水动三轴试验,模拟路基瞬态饱和区列车加载频率和连续降雨条件下排水边界条件,开展路基瞬态饱和区动态水压力特征试验研究。分析了细颗粒含量对风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力的影响,揭示了路基瞬态饱和区细颗粒含量临界值约为25%。当细颗粒含量小于25%时,动态水压力随细颗粒含量的增加而增大;当细颗粒含量大于25%时,动态水压力随细颗粒含量的增加而减小。引入等效粒间孔隙比的概念,解释了细颗粒含量临界值的微观机制和物理意义。基于试验构建了考虑细颗粒含量的风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力经验模型,分析了模型参数随细颗粒含量变化的敏感性。该模型有助于工程技术人员预测连续降雨条件下铁路路基瞬态饱和区动态水压力。     

高密度电阻率法测试系统的研究

电阻率勘探法一直是水文、工程、环境物探中所采用的重要方法之一。然而常规电阻率法由于其本身工作方式限制，致使其获取的信息数量较少，更难于从多种电极排列的组合上去研究地电断面结构。高密度电阻率法正是为弥补上述不足而产生的。本文详细介绍了高密度电阻率测试系统，特别是关键部件程控式多路转换器的原理及设计。     

水下旁压试验在桥基原位测试中的应用

介绍了GA型预钻式旁压仪在水下沉积软土及砂土桥基原位测试中的成功应用。试验结果表明: 由旁压试验结果推求的地基承载力与标准贯入击数具有良好的线性关系, 随着标贯击数N_63.5的增大, 土质较硬的地基的承载力增长的幅度小; 而土质较软的地基的承载力增长的幅度反而大。为利用标贯试验和部分旁压试验结果能够较为准确地推求地基承载力, 确定持力层位置, 提供了依据。     

高温高压实验及原位测量技术

文中简述了高温高压实验技术及其发展现状,主要涉及高温高压实验装置及高温高压原位实验测量技术两方面内容。重点介绍了:(1)金刚石压腔、大体积压力机、高压釜等静态高压实验技术和动高压实验技术及其特征;(2)拉曼、红外、X-射线衍射及同步辐射等高温高压原位谱学研究;(3)超声波、布利渊散射、核共振非弹性X-射线散射等高压物质弹性波速原位测量技术研究现状及其进展;(4)金刚石压腔、大压力机中高温高压电导率的原位测量技术研究现状及其进展。     

瞬变电磁法小发射回线探测装置及其应用

瞬变电磁法的探测深度主要与观测时间有关。发射回线的尺寸主要是使信号具有一定的强度,以满足接收机灵敏度和信噪比的要求。当对小发射回线装置供以大电流时,同样可以得到和大发射回线相当的信号强度。大发射回线施工中的边缘效应是目前影响探测精度的原因之一,小发射回线装置避免了这个缺陷。云南、湖南和邢台等地的实际探测结果表明,小发射回线装置最大探测深度达800 m,资料解释结果与工程中的揭露、钻孔资料及地质资料一致。     

土石混合体渗透性现场试坑试验研究

针对唐钢司家营铁矿Ⅲ采场露天转井下开采回填废石设计研究工程要求,在该矿区Ⅲ采场附近进行了大尺度现场渗透试验。开挖3个大尺寸试坑,在各试坑中分层回填不同粒径范围及厚度的废石（土）进行试坑注水试验;测定回填土石混合体的近似渗透系数,测试土石混合体的粒径组成,并计算出各坑土石混合体的平均粒径和非均匀度。试验研究发现,回填土石混合体的渗透系数分别随平均粒径与非均匀度的增大而增大。降低回填废石（土）的平均粒径和非均匀度可以有效降低回填废石层的渗透性。     

深部三维地应力实测与巷道稳定性研究

原始地应力是地下工程围岩稳定与支护结构设计的一个基本参数。在唐口煤矿井下回风石门、西翼辅助运输石门等不同构造部位的3个测点采用空心包体应力解除法进行了现场地应力的实测工作,测点的埋深达1 024～1 030 m。详细介绍了三维地应力及其主应力的计算原理,并根据矿区实测地应力资料,分析了矿井地应力大小、方向变化和分布特征,进而获得了该矿区地应力的定性及定量资料,初步分析了地应力对巷道稳定性的影响,为巷道的合理支护结构设计提供了可靠依据。     

Effects of in-situ stress and joint on permeability of the coal bed in Linfen block,southeastern Ordos Basin,China

Effects of in-situ stress and joint on permeability of the coal bed depend on orientation relationships between in-situ stress and joint. In-situ stress orientations of Linfen block of southeastern Ordos Basin were determined by systematical measurements of the loess joints. In-situ stress magnitudes were calculated based on well logging and hydraulic fracturing data. Joint orientations of the No. 5 coal bed and density distributions of the overlying sandstone bed were investigated. The results show that the NE-oriented maximum horizontal principal stress, approximately parallel to the predominant joint orientation of the coal bed, is favorable to the openness of the predominant joints. The minimum horizontal principal stress, with its orientation perpendicular to the predominant joint orientation, tends to induce the closure of the predominant joints. The stress state of No. 5 coal bed is o_v > 0_H > O_h, which is favorable for the openness of subvertical joints and an increase in the permeability. The permeability of No. 5 coal bed increases obviously with increasing effective vertical stress and effective horizontal maximum stress and decreases with increasing effective horizontal minimum stress. Besides, the permeability of No. 5 coal bed exhibits a good exponential relationship with the density of predominant joint set. Therefore, predominant joints with the orientation of 45° mainly contribute to increases in the permeability of the No. 5 coal bed in Linfen block. Multidimensional analysis show good exponential relationships among the permeability, predominant joint density, and effective stress of the No. 5 coal bed.     

基于原位地应力测试及流变模型的深部泥页岩储层地应力状态研究

深部泥页岩储层地应力状态的准确确定是页岩气等非常规能源高效开发的关键。综合基于原位地应力测试获得水平最小主应力,建立基于流变模型的地应力剖面,应用成像测井技术确定水平最大主应力方向等,是准确确定泥页岩储层地应力的有效方法。将该研究思路应用于陕西汉中SZ1井,利用水压致裂原地应力测试方法获得储层水平最小主应力值范围为32~41 MPa;利用偶极声波测井数据获得岩石力学参数,结合地壳应变率和储层埋藏史,建立了SZ1井地应力剖面,结果表明牛蹄塘组1950~2025 m深度范围内水平主应力差介于10~15 MPa,水平最小主应力值范围为28~41 MPa,水平最大主应力值范围为47~49 MPa,预测得到的水平最小主应力值与实测结果具有较好的一致性。原地应力实测及流变模型预测结果揭示SZ1井地应力为正断型(Sv＞SH＞Sh)或正断型与走滑型相结合的应力状态(Sv≈SH＞Sh)。水平主应力差随伽玛值的升高而变小,表明地应力剖面与地层岩性具有较好的对应关系。基于成像测井揭示的钻孔诱导张裂隙分布特征,SZ1井水平最大主应力方向约为N74°W,与区域构造应力场方向基本一致。相关结论为准确认识SZ1井目标层地应力状态,以及后期水平井布设及压裂控制等提供了重要依据。     

无人直升机航磁测量系统集成及应用

笔者介绍了一种基于无人直升机平台的航磁测量系统的集成与应用.通过对无人直升机飞行平台的集成改装和飞行测试试验,成功将航空磁测传感器与无人直升机平台集成为无人直升机航磁测量系统.为验证系统的有效性,该系统先后完成了航磁补偿飞行和测区应用飞行.通过将实测飞行的数据绘制航磁异常等值线图与测区内以往地磁异常等值线图对比,结果显示两者反映的测区地磁场特征形态基本一致.无人直升机航磁测量系统为地形起伏、环境复杂的勘探区域开展航磁测量提供了一种高效、便捷的工作手段.     

颗粒级配与形状对钙质砂渗透性的影响

钙质砂是富存于热带海洋环境（包括中国南海海域）中的一种特殊岩土介质,具有不同于陆源砂的水理性质。采用传统常水头渗流试验,首先探究了不同不均匀系数和曲率系数条件下级配对钙质砂渗透性的影响。针对钙质砂的颗粒形状特性,采用扫描电镜（SEM）与图像处理技术,引入球度 和圆度X的比值 从三维空间角度上对颗粒形状进行了定量描述。并在粒径区间、相对密实度相同的条件下,通过与福建标准砂、玻璃珠进行对比试验来考察钙质砂渗透特性,从而进一步探究颗粒形状对钙质砂渗透性的影响。试验结果表明,钙质砂渗透性随着颗粒粒径不均匀系数和曲率系数的增大而增大,符合级配对一般砂土渗透性的影响规律;钙质砂颗粒形状具有较强的结构性和不均匀性,同等密实度下钙质砂的渗透性小于陆源的石英砂。本研究获得的钙质砂渗透规律对今后南海岛礁填筑和海上平台基础工程设计具有一定的指导意义。     

地应力测量在煤与瓦斯突出灾害研究中的应用

为减轻和防治煤与瓦斯突出灾害,对红菱煤矿进行了地应力测量、岩石力学参数测试和瓦斯气体压力量测,以及地质构造分析。在此基础上,应用突出破坏判断准则,提出了煤层稳定性评价的定量指标,从区域上预测了煤与瓦斯突出的潜在危险区,与现场实际情况吻合较好。提出了区域性与局部相结合的防突措施,取得了良好效果,表明区域煤与瓦斯突出潜在危险区预测对区域性防突措施的选择具有一定指导意义。