控制东营凹陷烃源岩排烃的几个关键因素

控制东营凹陷烃源岩排烃的几个关键因素 1 1 2 2 吴丽君,蒋关鲁,李安洪,庞应刚 ()1 . 西南交通大学土木 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 ,成都 610031 ; 2 . 中铁二院集团有限责任公司 ,成都 610031 摘要 : 针对胶济客运专线非饱和原状粉质粘土 ,在控制基质吸力条件下进行了 K固结试验和常基质吸力固结试验研 0 究 ,得到了不同含水量土体的侧压力系数 ,并在此基础上进行常基质吸力固结试验 ,通过分级施加围压和上覆应力对现 场应力状态进行模拟 ,得到原状粉质粘土的水土特征曲线 ,进而探讨了非饱和粉质粘土的水土特性及体变规律 。试验结 果表明 :不同含水量的非饱和土体侧压力系数不同 ,并且侧压力系数随含水量的增加而增加 ;非饱和原状粉质粘土的进 气值约 25kPa ;土体饱和度对固结时间的影响显著 ,非饱和粉质粘土的固结速度随着饱和度的增加而减小 。 关键词 : 非饱和粉质粘土 ; 水土特征曲线 ; 基质吸力 + () 中图分类号 : P642111 6 ; TU411 文章编号 : 100023665 20090420066205 文献标识码 : A ( ) 据《建筑地基基础 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》GB50007 - 2002,可将其 由于基质吸力的存在 ,使得非饱和土固结变形特 划为粉质粘土 。性较饱和土要复杂的多 。研究资料表明 ,基质吸力对 表 1 试验土样物理力学特性土体的压缩变形特性有着不可忽视的作用 。由于地区 Ta ble 1 Physic2mechanical property of soil sa mples 环境的影响而引起的非饱和土区域饱和度的变化 ,直 1 天然重度 深度 含水量 初始饱 塑性 接导致平均净应力和基质吸力发生改变,最终造成 土样 液限 塑限 3 ()( ) ( ) m % 和度 %指数( )kNΠm 土体的固结特性发生改变 。 土样 1 11 19 14 14 16 8 11185025 168 胶济客运专线青州取直段长 12194km , 线路位于 17119 1911 7318 1914 1311 14 16 27土样 2 2414 1818 8517 3411 1919 1412 20 土样 3青州以北冲积平原上 ,广泛分布着粉质粘土 、粉土 、黄 18106 1913 7414 3017 1716 1311 16 土样 4土质粉质粘土 ,分布不连续 ,差异较大 ,对沉降控制不 22112 1818 7812 3719 2211 1518 土样 520 利 。所在区域内地表水不发育 ,地下水为第四系孔隙 潜水 ,埋深超过 20m ,水量较小 ,且水位 、水量受季节变 试验采用 GDS 非饱和三轴试验 仪 , 由 围 压 控 制 化影响较大 。因此 ,本次试验在控制基质吸力和净围 器 、孔隙水压控制器 、孔隙气压控制器 、高进气值陶土 压的情况下 ,研究路基逐级填筑过程中非饱和粉质粘 板和霍尔效应传感器组成 ,具体参数如表 2 所示 。 土的压缩变形性状 ,以获得准确可靠的设计参数 ,进而 表 2 GDS 非饱和土三轴测试系统主要技术参数 Ta ble 2 Ma in technical para meter of GDS 预测其长期沉降变形规律 ,为高速铁路的设计施工提 unsaturated triaxial a pparatus 供科学依据 。 ( )( )体积 气Π水 孔压 气Π水 陶土板底 霍尔效应 霍尔效应 1 研究方法 测量分辨率测量分辨率座进气值传感器 传感器量 3 ( )( )kPa kPa () ()精度 程 mm mm 111 试验设备和土样 试验土样取自胶济客运专线试满量程的 ?3 012 1 500 018 % 验工点 , 深度自 4 ,20m 不 等 , 取 样 标 准 采 用《原 状 土 取 样 技 术 标 准 》112 试验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 () J GJ 89 - 92。土样基本物理力学指标如表 1 所示 ,依 本次试验分为 2 个部分 : ?K固结试验 ,对不同 0 含水量的非饱和粉质粘土分别进行测试 ; ?等基质吸 收稿日期 : 2008210215 ; 修订日期 : 2008211227 力固结试验 ,将每个试样的基质吸力控制在常数下 ,改基金项目 : 客运专线厚层中等压缩土沉降特性及地基处理技 ( ) 变净围压 ,按照相同固结比进行固结试验 表 3。试 术研究 验 ?通过 K固结试验测试土样的泊松比和侧压力系 0 () 作者简介 : 吴丽君 19812,女 ,博士研究生 ,主要从事非饱和土 数 ,试验 ?在试验 ?的基础上 ,研究路基填筑过程中非 力学研究 。 饱和土粉质粘土的压缩变形特性 ,试验将土样控制在 E2mail :grace binyu3 @163. com - 表 3 非饱和粉质粘土试验方案 气蚀现象影响试验精度 ,采用了轴平移技术 。试验初 Ta ble 3 Testing project of unsaturated silt clay 始阶段 ,同步施加围压和孔隙气压 ,并且始终保持围压 ( )( )( )试样编号 围压 kPa 上覆应力 kPa 气压 kPa 高于气压 5kPa , 避免将橡胶膜胀破 , 以此模拟试样的 95 160 无压状态 。试验中保持围压和孔隙气压不变直到试样125 210 土样 1 100 的孔隙水压稳定 ,整个过程需要 12,18h 。155 260 试验 ?利用霍尔效应传感器控制试样侧向变形为 185 310 175 315 零 ,使系统自动调整轴向压力 ,从而测定土样不发生侧 205 365 土样 2 50 向变形情况下的侧压力系数 ,为了避免因侧向变形过 235 420 大 造 成 系 统 来 不 及 调 整 , 围 压 的 加 载 速 度 控 制 在 265 475 220 350 10kPaΠh 。试验 ?采取控制基质吸力的方法 ,分级施加 260 405 50 土样 3 围压和上覆应力进行非饱和粉质粘土固结试验 。固结 290 455 稳定 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 :轴向变形量不超过 0101mmΠh ,排水量 2h 不 320 505 3 超过 0105m,每级荷载固结时间不少于 24h 。 2 试验结果及分析 211 初始基质吸力 ( ) 由孔压和基质吸力时程曲线 图 2可看出 , 孔隙 水压力随着孔隙气压力增加而相应提高 ,在试验开始 阶段孔隙水压的增长速度比孔隙气压慢 ,导致基质吸 力一度呈现出增长的趋势 。后一阶段随着孔隙水压力 的逐渐增加 ,基质吸力达到峰值后开始减小 ,直至最终 稳定 ,全过程历时 18h 。试验中对不同含水量粉质粘 图 1 典型粉质粘土应力路径 () 土的初始基质吸力进行了测试 表 4。Fig. 1 Typical stress path of silt clay 113 试验方法 粉质粘土内部孔隙水和孔隙气的消散速率缓慢 , 试验过程中 ,为了控制非饱土的基质吸力 ,加载速率相 对饱和土试验也要慢得多 ,因此固结稳定的时间相对 较长 。 试验前将陶土板底座浸泡在无气水不少于 48h , 以便将空气从陶土板中排出 。连接试验管路 ,彻底排 除陶土板底座空腔和管路中的空气 ,然后利用反压饱 和的方法使陶土板饱和 。饱和过程中 ,陶土板表面始 图 2 典型基质吸力时程曲线 终覆盖一层保鲜膜 ,避免其失水干燥 。试验完成后迅 Fig. 2 Typical time2course of matric suction test 速将陶土板浸入无气水中以维持饱和状态 ,减少下次 试验饱和时间 。 由图 3 可以看出 ,曲线按照含水量由低到高的顺 试样由原状土切削而成 ,试验尺寸 D ×H = 50mm序可分为 3 段 :BC 段土体的含水量较低 ,此时土中孔 ×100mm 。抹去陶土板上剩余的水 , 将试样安装在陶 隙气连通 ,水量的微小变化会引起基质吸力的剧烈增 土板底座上 。然后 ,将霍尔效应传感器固定在试样高 加 。AB 段基质吸力随含水量的减小变化幅度不大 ,该 阶段是土体由气封闭向水封闭转化的过程 ,转化初期 土体含水量较高 ,土中孔隙充满水 ,土体颗粒接触点的 增大 ,轴向应力和围压呈现出线性增长趋势 。从图 5 水膜是连续的 ,基质吸力随含水量的变化显著 。图中可以看出 ,侧压力系数随着围压的增加逐渐稳定 ,稳定 A 、B 两点分别对应土体的进气值和残余含水量 ,非饱 值即为侧压力系数 。表 5 列举了不同含水量的土样测 试结果 ,含水量 22112 %和含水量 18106 %的土体侧压 和粉质粘土的进气值大约在 25 KPa 左右 ,含水量 w = 2316 % ;残余含水量大约 11187 % 。力系 数 分 别 为 0161 和 0152 , 泊 松 比 分 别 为 0137 和 表 4 非饱和粉质粘土基质吸力试验数据0134 。显然 ,含水量高的土体比含水量低的土体侧压 Ta ble 4 Matric suction testing data of unsaturated silt clay 力系数要大 。 ( )( )( )含水量 % 饱和度 % 基质吸力 kPa 1111 14 158 5077 15102 6816 5518 17119 7318 4912 18106 7414 45187 21151 7818 41 21177 82 2519 2217 8512 4013 2414 8517 2319 2415 8612 1519 图 4 轴向应力随围压变化 Fig. 4 Variety of axial stress with conf ining pressure 图 3 非饱和粉质粘土水土特征曲线 Fig. 3 Soil2water characters curve of unsaturated silt clay 根据图 3 把气相形态与水土特征曲线对应起来 , 图 5 侧压力系数和泊松比随围压变化 将非饱和粉质粘土按照气相形态分为 3 种类型 : ?气 Fig. 5 Varieties of lateral coeff icients and Poisson ( ( ) 相完全连通 饱和度 S r < 55 %; ?气相内部连通 饱 with conf ining pressure () 和度 S r = 55 %,85 %; ?气相完全封闭 饱和度 S r > 表 5 K固结试验数据 2 0 ) 85 %左右。包承纲等提出水土特征曲线的进气值 Ta ble 5 Para meters of Kconsolidation testing 0 与气相完全封闭和气相内部连通的分界点相对应 ,残 含水量 围压 轴向应力 侧压力 余含水量与气相内部连通和气相完全连通的分界点对土样 泊松比 ( )( )( )% kPa kPa 系数 应 。由此可以得出非饱和粉质粘土水土特征曲线的变 土样 4 18106 14818 24519 0161 0137 ( ) 化规律 :当含水量高于 2316 % S r = 8218 %时 ,土体对 22112 15014 288178 0152 0134 土样 5( 应于 气 相 完 全 封 闭 ; 当 含 水 量 低 于 11187 % S r = ) 5219 %时 ,土体中气体已经完全连通 。含水量介于两 213 非饱和土体变形规律 者之间时 ,水气转换幅度大 ,性质变化剧烈 。 图 6 和图 7 分别为每级荷载作用下轴向应变 - 时 212 侧压力系数间变化曲线和固结过程排水量曲线 ,从图中可以看出 , 图 4 为土样侧向变形为零时轴向应力随围压的变 浅层粉质粘土的变形小 ,每级荷载下排水稳定时间短 。 化 ,从图中可以看出 ,由于初始围压的存在 ,造成轴向 这是由于土体的最终变形量仅与土骨架的压缩模量有 结速度加快 。总体而言 ,饱和土体的固结速度较非饱 建立固结时间与加载速率 、初始孔隙比 、密度的函数关 4 和土体快。系 ,更好地满足工程实际的需要 。 图 6 粉质粘土轴向应变与时间关系曲线 图 8 非饱和粉质粘土体积变化 Fig. 6 Stra in2stress curves of silt clays Fig. 8 Volume change of unsaturated silt clay 3 结论 () 1通过本次试验得到了非饱和粉质粘土水土特 ( ) 征曲线 , 当 含 水 量 高 于 2316 % 饱 和 度 S r = 8218 % 时 , 土 体 对 应 于 气 相 完 全 封 闭 , 土 体 的 进 气 值 约 () 25kPa ;当含水量低于 11187 % 饱和度 S r = 5219 %时 , 土体中气体已经完全连通 。 () 2土体的侧压系数为 0152,0161 ,泊松比分别为 0137 和 0134 。图 7 固结过程排水量曲线 () Fig. 7 Water dischange curves of consolidation process 3非饱和粉质粘土的固结速度随着饱和度的增 加而减小 。变形过程中 ,高饱和土体变形以液相变形 图 8 是非饱和粉质粘土体积变化曲线 ,图中分别 为主 ,占到土结构变形的 8518 % ; 低饱和土体变形以 列出了气相 、液相和土结构体积变化曲线 。从图中可 气相变形为主 ,占到土结构变形的 6114 % 。 以看出 ,土样 1 排出的气相体积占总体积的 6114 % ,液 相体积占 3816 % ,气相体积变化大于液相体积变化 ; :参考文献 土样 2 排出的液相体积占总体积变化的 6319 % ,气相 1 ] Sun D A , Matsuoka H , Xu Y F. Collapse Behavior of 体积占 3611 % ; 土 样 3 排 出 的 液 相 体 积 到 总 体 积 的 Compacted Clays in Suction2Controlled Triaxial Testing 8518 % ,气相体积占到总体积的 1411 % ,后两者液相体 () J . Geotechnical Testing Journal , 2004 ,27 4:1 - 9. 包积变化明显比气相体积变化大 。由固结过程中的水气 承纲 . 非饱和压实土的气相形态及孔隙压力消散 2 ] 问题 C ΠΠ第三届全国土力学和基础工程会议论文 运动规律可以看出 ,土体饱和度较低时 ,土中大孔隙基 集 . 北京 :中国建筑工业出版社 ,1979. 本与大气连通 ,当受到外荷载作用时 ,土结构变化以气 魏海云 ,詹良通 ,陈云敏. 高饱和土体的压缩和固结 3 ] 体体积变化为主 ,由于孔隙气消散速度远远大于孔隙 ( ) 特性及其应用 J . 岩土工程学报 ,2006 ,28 2: 264 水的消散速度 ,导致土体固结时间相对较短 ;但是土体 - 269. 饱和度较高时 ,土体中形成封闭的气泡 ,只有少量孔隙 吴丽君 ,蒋关鲁 ,李安洪 ,等 . 胶济客运专线非饱和 4 ] 原状 粉 质 粘 土 固 结 试 验 研 究 J . 铁 道 建 筑 , 2009 气随水流移动 ,孔隙气不能在短时间内完全排出 ,此时 () 5:100 - 104. 体积变化主要是孔隙水引起的 ,土体固结所需时间相 Experiment research on consolidation tests of unsaturated silty clay under controlled matric suction 1 1 2 2WU Li2jun, J IANG Guan2lu, L I An2hong, PANG Ying2gang (1. School of Civil Engineering , Southwest J iaotong University , Chengdu 610031 , China ; )2. China Railway Eryuan Engineering Group Co . Ltd , Chengdu 610031 , China Abstract : K2consolidation tests and consolidation tests under constant matric suction were performed on 0 unsaturated undisturbed silty clay along J iaozhou2J inan railway line . K2consolidation tests were carried out to get 0 lateral coefficients of soil pressure in different water contents. Then consolidation tests under constant matric suction were performed through simulating graded confining pressures and overburden loading , and getting soil2water characters curve . We discussed on the soil2water characters and volume transformation rules of unsaturated silty clay. The main conclusions were obtained as follows : lateral coefficients of unsaturated silty clay are fluctuated from 0151 to 0161 , and varie with water contents ; the air entry value of unsaturated undisturbed silty clay is about 25kPa ; saturation degree influences consolidation time strongly , and the higher saturation degree the longer consolidation time of unsaturated silty clay. Key words : unsaturated silty clay ; soil2water characters curve ; matric suction 责任编辑 :张明霞 ()上接第 56 页 Conception , classif ication and signif ications of soil2rock mixture 1 2XU Wen2jie, HU Rui2lin (1. Department of Geotechnical Engineering , China Institute of Water Resources and Hydropower Research , )Beijing 100048 , China ;2. Key L aboratory of Engineering Geo2mechanics , CAS , Beijing 100029 , China ( ) Abstract : With the development of all kinds of large scale engineering projects , soil2sock mixture S2RMas a new geotechnical material was proposed. And the study on the physical and mechanical properties of S2RM is the research project that the rock & soil mechanics and engineering geologist together faces now. As the study of S2RM is still at primary stage , S2RM is not separated from the traditional classification system of geotechnical materials , and there is no systematic discuss on the conception and classification of S2RM. Based on the present classification system of geotechnical materials and the former research achievements , the paper discusses on the conception and the key problems of S2RM in detail , and points that S2RM is a kind of extreme inhomogeneous geotechnical materials which is formed in Quaternary period and composed of large rock block , fine grained soil , pores and with ( ) ( ) certain percentage of rock block. The maximum observable dimension MOD , soilΠrock threshold SΠRT, strength comparison between soil and rock and percentage of rock block are the four key factors in the conception of S2RM. ( ) () Key words : soil2rock mixture S2RM; conception ; maximum observable dimension MOD; soilΠrock threshold ( ) SΠRT; percentage of rock ; classification system 责任编辑 :张明霞