利用232组试验数据,运用粒度熵理论定量描述土体的颗粒含量变化规律,研究土质、细颗粒含量、颗粒特征参数、压实度、初始含水率、试样尺寸与冻胀率的关系。结果表明:细颗粒含量是影响冻胀率的重要因素,其次是含水率。粒度熵参数能够很好地描述不同路基填料的冻胀率变化特征,标准基础熵与冻胀率存在较为明显的线性关系,为寒区建设工程的地基和基础稳定性研究提供参考。
川藏铁路沿线有大量的季节性粗颗粒冻土,其中以新都桥地区高含水率的坡洪积粗颗粒季节性冻土为典型代表,目前国内外对该类冻土抗剪强度特性的研究较少。文章通过对新都桥地区不同粒径大小、粗粒含量和含水率的角砾土在冻融和非冻融条件下进行直剪试验,讨论抗剪强度参数的变化规律,重点分析了粒度及粗粒含量对抗剪强度的影响。试验结果表明:(1)饱和冻融作用对土体的抗剪强度影响最大,相比天然工况,饱和冻融作用使土体摩擦角降低25%29%,粘聚力降低6%30%,天然冻融作用对土体的抗剪强度影响最小。(2)20 mm粒径为该类土体摩擦角的敏感粒径,通过调整粒径20 mm颗粒的含量可改变土体的抗剪强度。
在青藏高原五道梁多年冻土区,利用土钻对3个典型热融湖塘不同区域表层沉积物进行取样,并做了粒度分析、粒度参数计算和回归分析,结合有关资料探讨了热融湖塘沉积物的粒度分布特征及其形成原因。结果表明:在沉积物分布类型上,以湖心为圆心、半径15 m的湖心区,表层沉积物平均粒度为4.46—5.37Φ,标准偏差为2.48—2.75,粒度较细,属于粉砂质砂;半径15—30 m的湖滨区,表层沉积物的平均粒度为2.69—3.34Φ,标准偏差为1.67—2.22,粒度较粗,属于砂质;半径30 m至天然地表的过渡区,表层沉积物平均粒度为3.22—3.44Φ,标准偏差为1.93—2.18,粒度较粗,属于砂质。不同区域沉积物粒度差异显著,热融湖塘沉积物的粉砂和黏土含量分布为湖心区>湖滨区>过渡区,而砂含量的分布特征则相反,为过渡区>湖滨区>湖心区。热融湖塘沉积物这种粒度分布特征与冻融循环、水力搬运、风力侵蚀以及地形等因素密切相关,是导致热融湖塘不同区域地表沉积物粒度特征产生显著差异的主要原因,也是造成湖塘周边土壤发生粗砾化的根本动力。
油气地球化学调查是天然气水合物勘查的重要手段之一,为了排除人为或自然条件引起的干扰,获取高质量的地球化学信息,作者在漠河盆地天然气水合物远景区进行了土壤剖面的深度和粒度采集试验。实验结果表明,顶空间轻烃采样深度以80~100cm的B层较好,ΔC和碳酸盐采样深度以60~80cm的B层为宜;酸解烃可采取-40目的样品,荧光光谱在-80目以上粒级富集,野外采样粒级应采取-80目以上的样品。
对祁连山冻土区天然气水合物勘探区DK-2至DK-6钻孔地层、岩心粒度、断层破碎带以及冻土层属性进行了综合分析。结果表明,研究区水合物储存首要控制因素是可为深部气源提供流体通道的区域主断层,其他小断层和破碎带可为水合物提供部分流体来源及储存空间,气体来源以深部热解气为主;不同沉积环境地层中水合物赋存层段的粒级组分含量不同,局部粗碎屑沉积亦可为天然气水合物提供有利储存空间;而水合物的储存不仅受冻土层厚度控制,还可能与冻土层岩性有很大关系,有利的"盖层"(低孔隙度、低渗透率)可能更利于水合物的赋存。此外,江仓组地层也可能对天然气水合物有一定的岩相控制作用。
对青海祁连山冻土区天然气水合物钻井(DK-3)岩心进行了沉积学分析。根据对钻井地层特征、粒度、矿物含量的综合分析,在DK-3钻井揭露的中侏罗统中识别出4种沉积相类型,并完成了沉积微相的划分。伴随地层由老到新,沉积环境由最初发育的辫状河过渡到相对稳定的湖泊(辫状河→湖泊→曲流河三角洲→湖泊)。在133~156m和225.1~240m井段的岩层中发现的天然气水合物,主要呈薄层状分布于岩石裂隙面上;而在367.7~396m井段,天然气水合物除存在于岩石裂隙中外,在砂岩孔隙中亦大量存在。天然气水合物的产出与沉积环境、构造条件有着密切的联系。
通过对青藏高原多年冻土区天然气水合物地球化学勘查样品采集深度及粒度试验研究,认为样品采集深度在大约1.0 m,粒度筛分在-0.45 mm对酸解氢及轻烃含量试验结果最有利。
以长春四平一级公路、长春松原一级公路及长春北某公路3处路基土样为研究对象,通过大量的室内试验数据,结合分形理论,讨论路基土粒度成分的分形结构,计算分形维数,并将分维数作为描述土粒度成分的指标,探讨其与土体冻胀的形式、冻胀量大小的关系。研究表明:分维数较大时易形成分凝冻胀,冻胀量较大;分维数较小时易形成原位冻胀,冻胀量较小。分维数与土的物理力学性质的回归关系表明,分维在一定程度上表征土的工程地质特征。