粉砂质板岩各向异性特性研究

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倾斜砂岩地层电阻率各向异性实验及

大庆石油地质与开发Petroleum Geology ＆ Oilfield Development in Daqing2023 年 2 月第 42 卷第 1 期Feb. ，2023Vol. 42 No. 1DOI ：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202111079倾斜砂岩地层电阻率各向异性实验及校正方法唐军1 信毅2 申威1 章成广1 许巍1（1.长江大学地球物理与石油资源学院，湖北武汉430100；2.中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒841000）摘要：为提高倾斜储层流体性质评价中的岩石电阻率精度，需要明确岩石电阻率随地层各向异性、地层倾角的变化规律。

在对比分析两种模拟地层倾角的实验方案基础上，开展致密砂岩样品各向异性及倾角的电阻率物理测量实验，依照“二极法”的物理测量模式，采用有限元数值模拟了地层倾角、各向异性与岩心电阻率的变化关系。

结果表明：当孔隙度增大时，岩石电阻率减小；当泥质含量增大时，各向异性系数变大；当地层倾角增大时，孔隙结构系数变大，当地层倾角相同时，孔隙度越大则孔隙结构系数越大；当地层倾角大于20°时，岩石电阻率增加量大于5%，这时需要进行电阻率校正。

通过建立实测电阻率与理论公式计算电阻率之间的关系，获得克服各向异性、倾角影响的电阻率校正方法。

研究成果为开展不同倾角、各向异性储层的电阻率校正及饱和度多井对比分析提供了实验依据。

关键词：倾斜砂岩地层；电阻率；地层各向异性；地层倾角；校正；饱和度中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1000-3754（2023）01-0142-08Experiment and correction method for anisotropic resistivity ininclined sandstone formationTANG Jun 1，XIN Yi 2，SHEN Wei 1，ZHANG Chengguang 1，XU Wei 1（1.College of Geophysics and Petroleum Resources ，Yangtze University ，Wuhan 430100，China ；2.PetroChina Tarim Oilfield Company ，Korla 841000，China ）Abstract ：In order to improve rock resistivity accuracy in evaluation of inclined reservoir fluid properties ， it is nec⁃essary to clarify the variation law of rock resistivity with formation anisotropy and dip. On the basis of comparative analysis of 2 experimental schemes to simulate formation dip ， physical resistivity measurement experiments are car⁃ried out for anisotropy and dip of tight sandstone samples. The relationship of dip and anisotropy vs. core resistivity is simulated by finite element method in “two -electrode ” measuring mode. The experiment results show that rock re⁃sistivity decreases with porosity increase ， and anisotropy coefficient increases with argillaceous content increase. Porosity structure coefficient increases with formation dip increase. When formation dip is constant ， pore structurecoefficient increases with porosity increase. When formation dip is higher than 20°， rock resistivity increment ex⁃ceeds 5%， which requires resistivity correction. By establishing relationship between measured resistivity and theo⁃retical formula calculated resistivity ， a resistivity correction method for overcoming anisotropy and dip is formed.This study provides experimental basis for resistivity correction and multi -well saturation correlation analysis of res⁃收稿日期：2021-11-27 改回日期：2022-05-25基金项目：中国石油天然气股份有限公司科技创新基金项目“裂缝渗透率测井计算理论模型及实验研究”（2020D -5007-0306）。

常用土层和岩石物理力学性质

(E, ν) 与(K, G)的转换关系‎如下：)21(3ν-=EK)1(2ν+=EG （7.2）当ν值接近‎0.5的时候不‎能盲目的使‎用公式3.5，因为计算的‎K 值将会非‎常的高，偏离实际值‎很多。

最好是确定‎好K 值(利用压缩试‎验或者P 波‎速度试验估‎计)，然后再用K ‎和ν来计算‎G 值。

表7.1和7.2分别给出‎了岩土体的‎一些典型弹‎性特性值。

岩石的弹性‎（实验室值）（Goodm a n,1980）表7.1土的弹性特‎性值（实验室值）（Das,1980）表7.2各向异性弹‎性特性——作为各向异‎性弹性体的‎特殊情况，横切各向同‎性弹性模型‎需要5中弹‎性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异‎性弹性模型‎有9个弹性‎模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G13和G 23。

这些常量的‎定义见理论‎篇。

均质的节理‎或是层状的‎岩石一般表‎现出横切各‎向同性弹性‎特性。

一些学者已‎经给出了用‎各向同性弹‎性特性参数‎、节理刚度和‎空间参数来‎表示的弹性‎常数的公式‎。

表3.7给出了各‎向异性岩石‎的一些典型‎的特性值。

流体弹性特‎性——用于地下水‎分析的模型‎涉及到不可‎压缩的土粒‎时用到水的‎体积模量K ‎f ，如果土粒是‎可压缩的，则要用到比‎奥模量M 。

纯净水在室‎温情况下的‎K f 值是2‎ Gpa 。

其取值依赖‎于分析的目‎的。

分析稳态流‎动或是求初‎始孔隙压力‎的分布状态‎（见理论篇第‎三章流体-固体相互作‎用分析），则尽量要用‎比较低的K ‎f ，不用折减。

这是由于对‎于大的Kf ‎流动时间步‎长很小，并且，力学收敛性‎也较差。

在FLAC ‎3D 中用到‎的流动时间‎步长,∆ tf 与孔隙度n ，渗透系数k ‎以及Kf 有‎如下关系：'f f kK nt ∝∆ （7.3）对于可变形‎流体（多数课本中‎都是将流体‎设定为不可‎压缩的）我们可以通‎过获得的固‎结系数来决‎νC 定改变Kf ‎的结果。

储层砂岩的各向异性

储层砂岩的各向异性席道瑛;张程远;刘小燕【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2001(036)002【摘要】对泵油饱和南京砂岩施以正弦波载荷来模拟地震波在储层砂岩中的传播,进而研究地震波的频率和振幅对储层砂岩的衰减、杨氏模量、泊松比、纵横波速度和各向异性的影响.获得了以下结论:①随正弦波频率的增高,杨氏模量、泊松比、纵横波速度都增大;频率越高,增长速率越快、频散效应越显著.(②当固定频率,不断增大应变振幅时,其衰减增大,而杨氏模量和泊松比及纵横波速度却反而降低.(③无论是随频率的增高,或应变振幅的增大,上述物理力学参数及动力学参数都存在极为明显的各向异性;这种各向异性既与南京砂岩固有的各向异性有关,也与饱和流体沿施加压力方向的流动和扩散有关;这种压力引起的非破坏性小变形,将导致储层的各向异性.【总页数】6页(P187-192)【作者】席道瑛;张程远;刘小燕【作者单位】中国科学技术大学地球及空间科学系;中国科学技术大学地球及空间科学系;中国科学技术大学地球及空间科学系【正文语种】中文【中图分类】P61【相关文献】1.国内外钻井及储层改造过程中致密砂岩气藏储层保护技术现状研究——论适用于塔里木油田致密砂岩气藏储层保护技术 [J], 王双威;张洁;赵志良2.砂岩渗透率各向异性储层中斜井泥浆侵入数值模拟 [J], 卜凌梅;文艺3.致密砂岩储层与常规砂岩储层成藏动力学特征的差异性:以松辽盆地北部三肇地区扶余油层砂岩储层为例 [J], 姜丽娜;夏丹;朱政源4.致密砂岩有效储层形成演化的主控因素——以库车坳陷巴什基奇克组砂岩储层为例 [J], 罗威; 倪玲梅5.低渗砂岩储层渗透率各向异性规律的实验研究 [J], 孙东生;李阿伟;王红才;赵卫华;乔二伟;龙长兴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

南水北调西线工程板岩强度的各向异性特征

ｆｒｔｎｌｗｆｓｔｓａｄｃｎｒｅｒａｏａｌｔｅｇｈｐｒｍｅｅｓｏｌｔｓＴｅｕｉｘａｏｒｓｉｎｄｆｒｏｍａｉａｏｌｅ。ｎｏｆｍｓｔｅｓｎｂｅｓｒｎａａｔｒｆｓｅ．ｎａｉｌｃｍｐｅｓｏｅｏｍａｏａｉｈｔａｈ
ｔｎｔｓｓａｄｔａｉｌｏｒｓｉｎｔｓｓａｅｃｒｉｄｏｔｎｓｔａｌｓｄｉｅｎｔｅｗｅｔｏｔｒａＴｅｓｄｏ．ｉｅｔｎｒｘａｍｐｅｓｅｔｒａｒｅｕｌｅｓｍｐｅｒｌｄｉｓｒｕｅａｅ．ｔｙｃｎｏｉｃｏｏａｌｈｈｕ
ＰｏｅｔＴｅｓｅｇｈｏａｓｓａｉｔｐｃｏｖｕｌ．ｔｌｓａｓｎｃｎｏｎｔｅｃｏｅｏｅｄｅｓｎｄｍｒｃ．ｈｔｎｔｆｌｅｎｓｒｉｂｉｓＩｐａｉｉａｔｌｉｈｈｉｆｈｉｒｏａｊｒｓｔｉｏｏｏｙｙｇｆｉｒｅｃｔｖｉ
（黄河勘测规划设计有限公司郑州４００）５０３摘要南水北调西线工程区域内岩体类型主要为砂岩、板岩，中板岩强度特性具有明显的各向异性特征。研究复杂地质其
条件下板岩的强度特征及变形规律，确定合理的板岩强度参数，对于引水坝址的选取和深埋长隧洞的设计与施工都具有十分重要的意义。在南水北调西线工程选取钻孔采取的板岩岩样，通过单轴压缩变形试验和三轴压缩试验等室内试验方法，助借ＨｏｋＢｏｎ经验破坏准则，ｅ－ｒｗ对板岩强度随板理面倾角的变化规律、板岩强度的各向异性特征进行了分析，并确定了合理的板岩抗剪强度参数。研究成果可为工程设计提供必要的基础资料。关键词岩石力学板岩强度各向异性

沉积软岩各向异性试验研究及本构模拟

沉积软岩各向异性试验研究及本构模拟各向异性是沉积软岩的重要特性之一。

目前,大量工程活动在沉积软岩地区进行,正确认识和把握沉积软岩的各向异性特征是沉积软岩地区工程设计、施工面临的一大难题。

因此,对沉积软岩的各向异性进行研究有重要的理论和实际意义。

本文以沉积软岩为研究对象,一方面从试验入手研究了不同倾角试样的力学特征;另一方面从本构模型入手,对沉积软岩各向异性tij下负荷面模型进行改进后将其开发至数值计算软件中,进行了数值计算研究。

获得的成果主要有:（1）通过各向异性三轴剪切试验,分析了围压和层面倾角θ对砂质泥岩强度及破坏模式的影响,结果表明:砂质泥岩在相同围压下峰值强度及残余强度随层面倾角呈凹形曲线,且其各向异性程度随着围压的增加而降低。

根据莫尔-库伦强度准则,砂质泥岩的内摩擦角φ与粘聚力c随层面倾角呈凹形曲线。

破坏模式表现出明显的各向异性,可分为三类,即张拉剪切复合破坏、沿层面剪切破坏和切穿层面剪切破坏三种,其中90°为张拉剪切复合破坏,60°和45°是沿层面剪切破坏,30°和0°为切穿层面剪切破坏。

（2）对沉积软岩各向异性tij下负荷面模型中的各向异性张量M进行了修正,通过在每个计算步应力主方向,使其能随着计算时步及时更新,更加符合工程实际工况。

（3）基于FLAC3D提供的二次开发软件接口,编译了改进的沉积软岩各向异性tij下负荷面模型的FLAC3D动态链接库程序。

通过单元测试,对本构模型二次开发的正确性和适用性进行了验证。

经验证可知,本构模型二次开发成功且本构模型具有较好的适用性。

之后建立了地下洞室开挖模型进行模拟计算,由计算结果可知,改进的沉积软岩各向异性tij下负荷面弹塑性本构模型不但能够反映出各向同性地层与各向异性地层模拟计算结果之间的差异,而且还能反映出各向异性地层由于不同的地层沉积角度引起的模拟计算结果的差异。

两种各向异性岩石的力学参数研究_吴秋红

吴秋红 2011 年 12 月于河南理工大学
摘要
岩石是矿物颗粒的集合体，内部存在着弱面、裂隙、层理等结构，在微观乃至宏观上具有非均质性和各向异性，并非理想的弹性体。论文以花岗岩和含单一天然贯通弱面的石灰岩为研究对象，研究岩石的各向异性及力学参数。对 40 个完整和含有倾角 53°～90°的天然贯通弱面石灰岩试样进行纵波速度测试、单轴和常规三轴压缩试验。试验结果表明：纵波速度与弱面倾角和单轴抗压强度并没有明确的关系。试样破坏有沿弱面滑移、穿切弱面和复合破坏 3 种形式。充填石灰岩弱面的材料与主体类似，因而与完整试样具有相同的内摩擦系数 0.944；据此可以从三轴压缩强度扣除围压影响，得到 40 个试样的材料强度在 30.3 ~ 177.1 MPa 之间，平均值为 121.3 MPa，标准差为 32.6 MPa，大致服从正态分布规律。因最弱断面的方向随试样而不同，其粘结力也存在显著差异，引起试样三轴压缩的强度和破坏方式的不同。对花岗岩块及试样进行纵波速度测量、单轴压缩和巴西劈裂试验，确定材料的力学性质参数之间的关系。花岗岩具有均匀、各向异性特征；岩石内裂隙面存在优势方向，沿其法向的纵波速度、拉伸强度及压缩杨氏模量均较低，但单轴压缩强度未受其影响而较高；另一方向的抗压强度因试样易于沿裂隙面劈裂而偏低，其他参数则较高；由此引起试样单轴压缩强度与杨氏模量、纵波速度的负相关性。岩石的力学性质参数与内部构造之间的关系需要进行具体的分析。
工学硕士岩石力学教授教授级高工
2011.12
提交日期
答辩日期
河南理工大学
致谢
时光穿梭，转瞬即逝，读研期间，我有幸在尤明庆教授和苏承东教授级高工指导下学习岩石力学。尤明庆教授在论文选题和撰写过程给予了细致的指导，苏承东高工在试验、分析和论文撰写过程中给予了热心的帮助！感谢郭保华老师对本次论文的指导和修改！感谢付义胜同学在论文试验部分给予的帮助！感谢朝夕相处的同班同学，他们在我论文撰写过程中给予了很大的帮助，正是由于他们的帮助，论文才得到了顺利进行和完成！衷心感谢我的家人，多年来，正是他们在物质和精神上的支持，我的学业才能够顺利完成！感谢母校及能源学院的领导和老师在学习和生活上给予的关心、帮助和培养，这里记载了我近七年的求学历程，生活中的点点滴滴在我心中烙下深深的印记，在这里我开始学会如何去学习和面对生活！感谢我的室友陈兴隆，还有周仁斌、唐东旭、上官锋和任天存，是他们在这近七年里在生活上给予我莫大的帮助，是他们让我感到不孤单，是他们让我感受到什么是真正的朋友！最后，向论文评审专家和老师致以深深的谢意！恳请各位专家和老师于百忙之中对论文多提出宝贵意见！此致敬礼

岩石各向异性实验研究及对工程勘探的影响

致采用均匀、续、向同性体的弹性理论模型进行连各工程设计和计算产生较大误差。地应力测量中，在计算主应力大小和方向的公式是建立在各向同性和线弹性假设基础上，根据该理论设计的传感器，将会在岩体应力测量中引入不可忽视的误差。这对地震、岩爆等的预报精度会有很大影响。同时，由于地壳岩石
许多学者在岩石各向异性研究方面作了大量工
的结构构造和这些结构构造的定向排列．使岩石在形成过程中就具有了层理、片理等构造特征。些定这向排列的结构、构造、裂纹等对地震波传播特性等微
有较大影响．造成沿着岩石平行层理和垂直层理方向物理性质存在着差异，有不同的弹性模量、具电阻
性问题总是涉及到工程勘探、采矿及各种地下工程建筑等各方面。本文以不同的砂岩和大理岩为例．对岩石在应力应变关系、速、氏模量、松比、压强度等方波杨泊抗面的各向异性问题作进一步研究，以便寻求合适的理论指导工程勘探工作的实践。．
３中国煤炭地质总局物探研究院，北涿州０２５）．河７７０摘要：不同的砂岩和大理岩为标本，岩石的各向异性在应力应变关系、速、以对波动静杨氏模量、静泊松比、压动抗强度等方面的各向异性问题进行了测试和研究。通过实验得到岩石标本在平行层理和垂直层理方向上述物理性质存在着的差异情况和变化规律，析和探讨了岩层的各向异性对工程勘探工作带来的影响情况。出地壳介质的岩分指体各向异性对地球物理勘探来说是不能忽视的，其是各向异性会导致横波分裂，响横波勘探的精度，同时也尤影但有助于了解岩体中裂纹结构的信息，出工程事故的准确预报。做关键词：石；向异性；氏模量；程勘探岩各杨工

各向异性岩石抗压强度及弹性模量研究

与层理角度的关系；高春玉等（2011）对平行层理和垂直层理方向的砂板岩进行了三轴试验，发现 2 种层理角度岩样的力学特性和变形破坏特征差异显著；李国权等（2011）通过抗压试验和抗拉试验，分析了板岩的抗压、抗拉强度的各向异性，并总结了相关的破坏模式；刘胜利等（2012）通过试验研究了绿泥石片岩的各向异性特征。Cho et al.（2014）通过单轴压缩和巴西劈裂试验，研究了片麻岩、页岩和片岩的各向异性特性；邓华锋等（2016）设计、进行了考虑不同层理角度的层状砂岩巴西圆盘劈裂试验，发现层状岩体抗拉强度的各向异性特点非常明显，并将其破坏模式归纳为直线型、折线型和弧型三种类型等等。上述研究成果为岩体各向异性力学特性分析奠定了较好的基础，但相关研究中主要着重于分析层状或者面状岩石的各向异性，而对存在面理上的矿物拉伸线理以忽略。
糜校岩剪切带
矿物拉伸线理
10 m
1m
糜棱岩面理
1- 1
郯庐断裂带糜棱岩剪切带
1-
2 糜棱岩剪切带的面理及矿物拉伸线理特征
矿物拉伸线理
糜棱岩面理
收稿日期：2019- 05- 16 作者简介：黄本柱（1981—），男，硕士研究生，毕业于合肥工业大学，工程师，主要从事地质勘查、实物地质资料管理研究等。
面理
1- 3 糜棱岩样品野外特征
1- 4 糜棱岩样品结构构造示意图
图 1 糜棱岩样品野外特征及其构造示意图
· 42 ·
山西冶金 E- mail:sxyjbjb@
第 42 卷
基于以上，本次研究取样于郯庐断裂带肥东杂
岩段。该地区主要为二长片麻岩、角闪黑云斜长片麻
岩、角闪斜长片麻岩。大横山岩段主要含角闪斜长片
总第 180 期 2019 年第4 期

粉砂质板岩隧洞围岩变形破坏特征及稳定性研究

５～１０１～２１０～１５５～１０１０～１５１０～２０３～５５～１０２０～３０４０～６０２０～２５
结构面特征
岩屑夹泥岩屑夹泥岩屑夹泥泥质为主泥质为主岩屑夹泥岩屑夹泥岩屑夹泥岩块夹岩屑岩块夹岩屑岩块夹岩屑
地下水情况
潮湿干燥渗滴水潮湿潮湿渗滴水潮湿干燥干燥干燥干燥
（２）Ⅲ级结构面。目前已开挖洞段共发育Ⅲ级结构面共１１条，主要为断层，结构面分布发育特征见表１、图６和图７。从图表可以看出，Ⅲ级结构面主要为陡倾状，宽度５ｃｍ～１５ｃｍ，多为岩屑夹泥型，其在洞室典型分布发育特征见图６。
第３期夏玉云，等：粉砂质板岩隧洞围岩变形破坏特征及稳定性研究
图８ Ⅳ２类围岩图９ Ⅴ类围岩
３围岩变形破坏特征
现场地质调查表明粉砂质板岩围岩变形破坏特征主要分为以下两类：
（１）结构面控制的不稳定块体。粉砂质板岩段岩层产状与洞轴线小角度相交，且倾角陡，约７０°～８０°，层面多平直光滑，偶夹泥质，开挖后，加之受爆破及应力调整产生的随机结构面影响，二者相互切割，极易产生不稳定块体。
夏玉云１，姚晨辉２，周奎１，柳１，张超１
（１．机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西西安７１００４３；２．中国电建集团西北勘测设计院有限公司，陕西西安７１００６５）
摘要：以东南亚某在建水电站引水隧洞粉砂质板岩段洞室开挖工程为依托，在现场地质调查测绘的
基础上，对粉砂质板岩段围岩变形破坏特征进行分析，结果表明：粉砂质板岩段围岩的变形破坏主要分
考借鉴。
关键词：结构面；粉砂质板岩隧洞；变形破坏；稳定性
中图分类号：ＴＵ４５７文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２—１１４４（２０２１）０３—０１０５—０６

粉砂岩研究报告

粉砂岩研究报告引言粉砂岩是一种由细粒颗粒组成的沉积岩，其主要成分是石英和长石，并含有少量的云母和其他岩石颗粒。

粉砂岩在建筑、景观和雕塑等领域被广泛应用。

本研究报告旨在深入了解粉砂岩的特性、成因和应用，为相关领域的研究和应用提供参考。

特性1.颗粒大小和组成：粉砂岩的颗粒细小，直径一般小于0.0625毫米，没有粉尘。

其主要成分是石英和长石，云母和其他岩石颗粒的含量较少。

2.颜色和纹理：粉砂岩的颜色多样，常见的有白色、黄色、红色和灰色。

岩石呈均匀的细粒纹理，具有一定的抗滑性和耐磨性。

3.硬度和耐久性：粉砂岩的硬度较低，仅为3-4级。

虽然其耐久性没有花岗岩那么高，但粉砂岩在合适的环境下可以维持较长的使用寿命。

4.吸水性和渗透性：粉砂岩具有一定的吸水性和渗透性，但相对较低。

这使得它在雨水冲刷和水分蒸发方面表现良好。

成因粉砂岩的形成与沉积作用直接相关。

以下是粉砂岩形成的主要过程： 1. 岩石腐蚀：经过长时间的风化和侵蚀，原岩石颗粒逐渐破碎并形成细小的颗粒。

这些颗粒通过风力、水流等作用被搬运到其他地方。

2. 颗粒沉积：颗粒被河流、湖泊或海洋搬运到沉积盆地后，随着水流速度的减小，颗粒逐渐沉积在河床、湖底或海底上。

3. 压实和结晶：颗粒在沉积过程中受到了地质压力的作用，逐渐压实并结晶成为固态岩石。

这些过程通常需要数百万年的时间。

应用粉砂岩在建筑、景观和雕塑等领域有广泛的应用。

以下是它的几个常见应用：1. 建筑墙面：粉砂岩可以切割成各种形状和规格的石块，用于建筑墙面的装饰和保护。

其丰富的颜色和纹理提供了多种设计选择。

2. 室内装饰：粉砂岩被用于室内地板、墙壁和台面的装饰。

其天然的美观和纹理使室内空间更具个性和艺术感。

3. 园林景观：粉砂岩适用于制作花坛、景观石和石桥等园林景观的建设。

它的天然材质与大自然的环境相协调，增添了园林的美感。

4. 雕塑艺术：由于粉砂岩易于雕刻和塑造，它常被雕塑家用于制作雕像和艺术作品。

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板岩
泥板岩质泥质含量在 -%g左右绢云母含量在 $%g 5"%g之间石英碎屑在 $%g左右
粉砂质
粉砂质
岩石组分主要由隐晶质泥质及片状绢云母组成含少量石英粉砂及云母碎片灰色隐晶
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板岩
黑色泥板岩质组分占岩体的 ,%g以上绢云母含量超过 "%g石英碎屑小于 &%g
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经分析研究板岩的物理特性与矿物组成及成分密切相关当岩石中石英砂质碎屑含量较高时干密度比重弹模软化系数抗压强度等数值也会较高当岩石中黏土矿物泥质云母等含量较高时上述值则较低基本呈线性关系大量的试验值表明粉砂质板岩干密度 $4)$ 5$4)' GFH3" 比重 $4), 5 $4'%饱和吸水率不大于 %4(g软化系数 %4) 5%b'
7<&$ 支洞 )
板岩
黑色含粉砂质岩石组分主要由隐晶质泥质组成含少量细粒石英碎屑和绢云母石英碎屑 -g绢云母泥板岩 &%g绿泥石少量隐晶质大于 '%g
图 &!板岩干密度统计散点分布
图 "!板岩饱水率统计散点分布
图 $!板岩比重统计散点分布
板岩的饱和吸水率较低范围值 %4&g 5&b$g 大部分不大于 %4(g 见图 " 软化系数范围值 %4, 5%4'主要集中在 %4) 5%4' 之间见图 #
岩石磨片矿物鉴定成果表明板岩为浅变质岩板状构造变余结构由黏土岩或黏土质粉砂岩浅变质而形成主要矿物成分为黏土矿物绢云母绿泥石石英等在变质不均匀的情况下局部将可能部分显现原岩的矿物成分构造及结构状态组成板岩的矿物除石英的硬度较高外其余硬度均较低
在沉积过程中由于环境的动荡板岩中各种矿物及砂质的含量不均一现场调查发现板岩因其砂质的含量不同新鲜断口的表现不同砂质和石英含量较高板岩断口呈浅灰色断面较粗糙强光下可见砂质光泽反之断口岩石呈深灰色染手断面较光滑
$!板岩的物理特性
为了研究板岩的物理力学性能依托勘测设计的水电项目开展了大量的室内试验共完成了 )$ 组室内物理力学试验下面重点介绍工程中常用的几个物理指标的试验成果
试验数据分析统计表明板岩干密度范围值 $b,$ 5$4)' GFH3" 多数集中在 $4)$ 5$4)' GFH3" 区间内见图 & 比重范围值 $4,( 5$4'%大多数集中 $4), 5$4'% 区间内见图 $
水电站设计第 "# 卷第 " 期 !
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粉砂质板岩各向异性特性研究
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中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都!,&%%)$
摘!要在水电工程中地质条件对工程设计方案的选择和顺利实施具有至关重要的影响而作为各类建筑物地基或地下洞室围岩的岩体岩性条件的好坏对于岩体承载与抗变形能力支护形式与加固处理方式工程成本投入与控制更是起到决定性作用本文以某水电站的浅变质粉砂质板岩为主要研究对象在其矿物成分分析的基础上进行物理力学试验通过试验数据反映粉砂质板岩的各向异性并究其原因分析其间的相关性对类似岩性条件的各类工程具有很好的实际参考意义关键词粉砂质板岩物理力学特性各向异性中图分类号 ./$$"!!!文献标志码 0!!!文章编号&%%" +('%-$%&'%" +%&%& +%#
雅砻江中游发育的该套变质板岩组成矿物主要有黏土矿物绢云母绿泥石石英等胶结物主要为泥质胶结该板岩具有板理发育各向异性明显变质浅等特点雅砻江中游某水电站修建于这套浅变质砂板岩出露地区工程建设需大量的利用板岩才能满足枢纽布置和工程建设要求因此对该浅变质板岩开展了大量的室内和现场试验对其各向异性特性进行研究为板岩的利用和改造提供科学依据
%!前!!言
近年来由于工程建设的需要板岩被广泛用作建筑物的基础隧洞或地下洞室围岩建筑材料等人们对板岩的认识也越来越深入开展了大量的研究工作尤其在板岩的物理力学特性方面在雅砻江中游大范围内发育一套三叠纪 ." 浊积相碎屑建造岩经后期变质后形成浅变质的砂板岩砂岩一般因其坚硬抗风化能力强具有较高的物理力学指标在工程建设中成为较理想可利用的岩体和建筑材料板岩因其坚硬性较差抗风化能力较弱物理力学指标较低需进行改造后方可利用
板岩
黑色粉砂质岩石组分以隐晶质为主含较多细粒石英碎屑碎屑组分小于 "%g 石英碎屑云母碎屑泥板岩为主泥质基质约 )%g
7<&$ 主洞 ,
板岩
黑色粉砂质岩石组分主要由隐晶质泥质绢云母和较多细粒砂屑组成砂状碎屑 $%g 5"%g之间泥板岩绢云母约 $%g隐晶质泥质约 -%g少量细粒铁矿
本文依托该水电工程开展的大量板岩室内试验和现场试验成果分析整理了试验数据梳理出板岩各向异性特性的一般规律为今后类似工程建设提供经验和参考
&!板岩的矿物成分分析
岩石是矿物的集合体矿物的类型和胶结物是
岩体物理力学特性的基础因此对板岩物理力学特性的研究首先应对其矿物成分进行分析研究在地表及探洞内取样开展板岩的矿物成分分析工作岩石磨片矿物鉴定采用偏光显微镜进行在偏光显微镜下观察组成岩石的各种矿物以及它们的结构构造及含量等具体成果见表 &
收稿日期$%&)*%)*&% 作者简介吴章雷&()) + 男四川康定人硕士教授级高级工程师从事水电勘测设计工作
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表 &!岩石磨片矿物鉴定成果
野外编号室内编号野外定名鉴定定名
镜下描述
粉砂质黑色粉砂质岩石组分主要由黑色隐晶质泥质含较多细小片状绢云母及粉砂微粒石英碎屑组成隐晶
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粉砂质黑色含碳质岩石组分主要绢云母及隐晶质片状的绿泥石质矿物和少量黑云母组成含少量细粒不等
板岩
泥板岩
粒石英碎屑
板岩
黑色砂质泥板岩
岩石组分主要由泥质含较多碎屑组成碎屑组分主要由石英长石云母及较多岩屑组成胶结物以泥质为主含较多细粒石英云母等碎屑共生富泥质基质组成岩石主体碎屑组分约 #%g