中央高校基本科研业务费专项资金(2010QL07)
- 作品数：11 被引量：85H指数：8
- 相关作者：张娜何满潮赵方方盛海龙张博更多>>
- 相关机构：中国矿业大学（北京）中国矿业大学中国人民解放军总装备部更多>>
- 发文基金：中央高校基本科研业务费专项资金国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学轻工技术与工程理学更多>>
- 软岩与水相互作用研究综述被引量：11
- 2018年
- 软岩是一类松散、破碎、软弱及风化膨胀性的强度较低的岩石,在水环境作用下软岩易产生大变形失稳破坏。大多数岩土工程事故都涉及到软岩与水的相互作用,研究软岩与水相互作用对于分析某些由软岩失稳引起的工程事故具有重要的理论和现实意义。针对软岩与水相互作用这一问题,从软岩与水相互作用的分类、软岩吸水特性的影响因素及其软岩吸水失稳机理等方面,对国内外具有代表性的研究成果进行了梳理。结果表明:软岩与水相互作用可分为力学作用、物理作用和化学作用。在各种影响软岩吸水特性的因素中,主要因素是黏土矿物的含量和种类、孔隙结构,其他影响因素有水压变化、软岩的干湿循环次数、软岩的块体尺度(尺度效应)和吸水时间等。软岩吸水失稳的根本原因是吸水后黏土矿物微观结构发生变化,而是否含蒙脱石等吸水性极强的黏土矿物并非直接原因;后者只是对软岩吸水过程起到促进作用。
- 张娜王水兵赵方方赵方方孙冻炎
- 关键词：水岩相互作用黏土矿物
- 岩石孔隙结构与渗流特征核磁共振研究综述被引量：8
- 2018年
- 准确评价岩石的孔隙结构与渗流特征对于制定安全高效的能源开采实施方案具有重要的指导意义。以分析核磁共振技术在研究岩石孔隙结构和渗流特征方面的应用现状和发展方向为目标,在简要介绍传统测量方法的基础上,通过对大量文献的研究分析,综述了使用核磁共振技术(NMR)测量岩石孔隙结构与渗流特征的发展历史、研究成果及研究现状等内容,分析了核磁共振技术的基本原理、适用范围及优缺点,指出了目前研究的局限性及需要进一步研究的内容。结果表明:核磁共振技术在能源地质、生命科学、航空航天等众多领域均有广泛应用。在岩土工程领域,该技术可以快速、准确的测定岩石的孔隙率、渗透率、可动流体饱和度等基本物性参数,当岩芯中有流体时,能直观地观测到岩芯内流体的渗流过程,为后续多孔介质微观孔隙结构的研究提供了新思路;在岩石孔隙结构与渗流特征研究方面,核磁共振技术与传统研究方法相比具有其独特优势,但是岩芯中顺磁物质及含氢物质的存在使得测量结果与实际情况存在一定的误差。因此,今后的研究应致力于减小这些因素对测量结果的影响,同时建立渗流过程中不同时刻流体渗流量与渗流特征的函数关系。
- 张娜赵方方赵方方李家斌孙冻炎
- 关键词：渗流特征核磁共振
- 岩石气态水吸附特性及其影响因素实验研究被引量：14
- 2017年
- 吸水是导致岩石尤其是含黏土软岩变形乃至破坏的最重要的诱因之一。本文通过对采自国内三个不同矿区的若干深部软岩样品进行气态水吸附实验,得到了三组不同类型岩石的气态水吸附曲线;通过对吸水曲线进行回归拟合建立了各类岩石的吸水特征函数,对比分析得出岩石的气态水吸附随时间的动态变化规律。此外,结合X射线衍射实验、扫描电镜实验及压汞实验,得到了岩样的矿物组成、微观结构及孔隙率、孔隙分形维数等重要参数,综合分析了各因素对岩样气态水吸附特性的影响。研究结果表明,三种岩石样品气态水吸附随时间动态变化均表现为减速吸水过程,并可以用负指数函数进行拟合。三种岩样吸水能力差异显著,按大小排序依次为:大强砾岩>沙吉海泥岩>哈拉沟砂岩。黏土矿物成分的含量越高,岩石的吸水率、吸水速率就越大;而黏土矿物成分中,蒙脱石又对岩石吸水起到至关重要的作用。岩样的有效孔隙率越大,其吸附气态水的能力越强;岩样的有效孔隙结构越复杂,其吸附气态水的能力越弱。
- 张娜赵方方张毫毫乔凤超何满潮
- 关键词：黏土矿物微观结构
- 深部矿井钙质页岩吸水特性试验研究被引量：11
- 2013年
- 为研究深部矿井巷道围岩受水影响的作用特性,利用自主设计的深部矿井软岩吸附水测试装置,对大强煤矿的钙质页岩分别进行了有压和无压吸水试验,研究了岩石在不同条件下的吸水特性。结果表明:钙质页岩有压和无压吸水量随时间的变化曲线均可用幂函数进行拟合;双对数坐标中,有压吸水特征曲线呈直线型,而无压吸水特征曲线则呈上凸或下凹型。最后,通过对岩样矿物组成、微观结构等物理化学性质参数的分析,得出了岩石有压吸水过程中的初期吸水速率受孔隙的影响较大,黏土矿物含量较小而有效孔隙较大的岩石吸水量较大,岩石的无压吸水量与岩石中所含黏土矿物的含量与离子交换容量呈正相关性。
- 郭宏云李兵孙崇华王新波张峰
- 关键词：深部矿井矿物组成
- 深部煤系页岩吸水及软化效应微观机理研究被引量：11
- 2019年
- 采用自主研发的深部软岩水理作用智能测试系统,对采自辽宁沈阳大强煤矿的页岩样品进行了不同水压条件下的吸水实验,并对吸水前后的页岩试样进行了X射线衍射实验、压汞实验、电子扫描电镜实验以及单轴压缩实验。研究结果表明:①页岩试样的吸水率随吸水时间增长而显著增加,而吸水速率则随吸水时间增长显著下降,吸水曲线均可以通过指数函数拟合;②不同水压条件下页岩试样吸水能力差异显著,水压能显著提高页岩试样的吸水率;③页岩试样的吸水能力与黏土矿物含量之间存在正相关关系,黏土矿物特别是伊利石在页岩试样的吸水过程中起着重要作用;④页岩试样的吸水能力与有效孔隙率之间存在负相关关系,这种关系的内在原因与其微观孔隙结构密切相关;⑤水化页岩试样的单轴抗压强度与其含水率之间呈线性负相关关系,吸水后岩石内部孔隙率的增加是导致页岩试样吸水之后强度衰减的重要原因之一。
- 张娜王水兵何枭李家斌高伟皓
- 关键词：深部软岩吸水性黏土矿物微观结构
- 敦煌莫高窟围岩吸水特性及其影响因素分析被引量：7
- 2017年
- 为了研究敦煌莫高窟典型围岩吸水特性及其关键影响因素,本文利用自主研发的岩石水理作用智能测试系统,对从敦煌莫高窟采集的3种不同岩性的岩石样品进行了无水压条件下的液态水吸附实验。依据吸水实验获得的3种围岩样品吸水随时间动态变化曲线,分析比较了不同种类岩石样品的吸水特性,建立了其吸水过程函数。同时,通过X射线衍射实验、电子显微镜扫描实验和压汞实验,分别获得了岩石样品的矿物成分及含量,微观孔隙结构特征和孔隙率等重要物理性质参数,综合分析讨论了黏土矿物及微观孔隙结构这两大重要因素对莫高窟3种典型岩石样品吸水特性的影响。研究结果表明,莫高窟3种围岩样品吸水动态变化的总体趋势有相似性,均表现为减速吸水过程,并可以用负指数函数进行拟合。3种岩样吸水能力差异显著,按大小排序依次为:黑砂岩>泥岩>粉砂岩。对于此次研究的3种不同岩性的莫高窟围岩样品而言,黏土矿物(主要是伊利石)的含量不是制约其吸水性的主要因素,决定其吸水量大小、吸水速率快慢的主要因素是岩石样品的微观孔隙结构特征尤其是孔隙率的大小。
- 张娜何满潮郭青林陶志刚侯东文盛海龙
- 关键词：黏土矿物微观结构孔隙率
- 深部煤矿钙质页岩吸水特征实验研究被引量：8
- 2014年
- 针对软岩巷道吸水后围岩强度明显降低、影响工程稳定性的问题,利用自主设计的深部软岩吸附水测试装置,对辽宁铁法集团大强煤矿深部钙质页岩进行了有水压和无水压两种条件下的吸水实验,研究了软岩样品在不同水压条件下吸水量随时间的动态变化。实验结果表明,钙质页岩在深井有水压和无水压条件下吸水量均随时间增加而增大,吸水速率随时间增加而减小;吸水量随时间的动态变化曲线均可用幂函数进行拟合。双对数坐标中吸水量随时间变化曲线在有水压条件下呈直线型,无水压条件下呈上凸型或下凹型。通过对岩石样品矿物组成、微观结构(包括孔隙结构)等物理化学性质参数的测定分析,初步揭示了大强煤矿深部钙质页岩吸水特性的影响因素。在有水压条件下初期吸水速率受到孔隙体积的影响较大,有效孔隙体积(孔径大于0.2μm)较大的岩石样品吸水速率也较大;粘土矿物含量较小而有效孔隙体积较大的岩石样品的累积吸水量较大。在无水压条件下岩石样品的吸水量与黏土矿物的含量和离子交换容量正相关。
- 张娜柳龙标侯东文孟娇娇刘逸蕾
- 关键词：黏土矿物
- 降雨渗流对边坡稳定性影响的数值分析被引量：11
- 2017年
- 降雨是边坡失稳破坏的主要诱因之一,边坡的滑动和破坏与雨水入渗密切相关。本文选取铜绿山古铜矿遗址Ⅶ号矿体西侧的露天采场东侧边坡为分析对象,根据工程水文地质条件和边坡产状建立数值计算模型,利用GEO-STUDIO软件的SEEP/W模块,模拟不同降雨强度下的边坡内部渗流特征,并结合SLOPE/W模块计算出各种降雨工况条件下边坡稳定性系数。模拟结果表明,随着降雨强度的增加,露天采场东侧坡体内部的渗流场发生显著变化,且边坡稳定性系数与降雨强度呈负相关的变化规律。
- 张娜张博柳龙标盛海龙
- 关键词：边坡稳定性
- 基于核磁共振技术的泥岩水化损伤孔隙结构演化试验被引量：6
- 2019年
- 岩石水化损伤的试验研究一直以来是许多学者关注的热点问题,以强度较高、孔隙率较大的沉积岩作为研究对象已屡见不鲜,但对强度和孔隙率均较低的一类岩石发生水化损伤尚且有待补充。基于此,选取泥岩作为本试验的研究对象,配制不同成分、不同浓度和不同pH值的水化学溶液,对其进行浸泡试验。基于核磁共振测试(NMR)技术得到了岩样在不同浸泡时间的横向弛豫时间T 2谱分布,并对岩样的质量、孔隙率和pH值进行实时测定。试验结果表明:①在水岩化学作用下,各岩样的质量、吸水率和孔隙率均随浸水时间的延长而增大,具有良好的一致性;但不同水化学溶液中各参数增大幅度和增长速率有所差别。②泥岩在不同水化学溶液作用下的横向弛豫时间T 2谱分布均有2个峰值,第1个峰值(代表小孔径孔隙数量)明显高于第2个峰值(大孔径孔隙数量),所以泥岩水化损伤的主要原因是小孔隙数量的增多;不同水化学溶液浸泡后的泥岩样品损伤程度有明显差异,在0.01 mol/L NaCl溶液中,损伤程度为:pH=2>pH=12>pH=7,在pH=7的条件下:蒸馏水>0.1 mol/L NaCl>0.01 mol/L NaCl。③在pH=2的NaCl溶液中,泥岩的水化损伤最剧烈。随着浸泡时间的增大,核磁共振T 2谱分布曲线中的2个峰值均会增大,而且向右发生偏移,反映了泥岩水化损伤过程孔隙结构的演化特性,可将其孔隙演化过程概括为:裂纹萌生、扩展连通和裂纹贯通3个阶段。④对不同水化学溶液的pH值的测定结果表明,随浸水时间的延长,酸性条件下pH值逐渐升高,碱性和中性条件下pH值降低,但不同溶液的酸碱性随时间的延长均趋近于中性,水岩化学作用具有自平衡性。⑤根据岩样矿物组成和溶液pH值的变化,给出了不同水化学溶液中泥岩发生水化损伤的微观机理。
- 张娜王水兵严成钢高健杰郭蓉王浩
- 关键词：核磁共振泥岩孔隙结构
- 平庄煤矿砂质泥岩吸水特性试验研究被引量：13
- 2011年
- 利用中国矿业大学(北京)自主研发的深部软岩水理测试仪,对平庄煤矿砂质泥岩岩样进行了有水压和无水压2种条件下的吸水试验,得出了不同水压条件下岩样吸水量和吸水速率随时间的变化特性:岩样吸水过程可划分为减速和等速吸水阶段,并分别可用不同的吸水函数曲线拟合。借助扫描电镜试验(SEM)和X射线衍射分析,比较了岩样在吸水前后的微观结构变化。岩样的微观结构观察结果表明,所选用岩石样品中的伊蒙混层结构在吸水前后发生明显变化,这种变化可能是影响岩样吸水规律的重要因素之一。
- 柳培玉张娜何满潮李德建台启民
- 关键词：吸附水
