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采动影响下矿区地下水主要水-岩作用与水化学演化规律

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水文地质工程地质 2017年第5期44卷 33-39页

作者：殷晓曦陈陆望谢文苹许冬清曾文刘延娴合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

煤矿开采势必破坏天然水化学环境,然而矿区多类含水层地下水系统水化学研究尚未从时空角度分析采动影响下水化学演化的本质。以临涣矿区为研究示范,基于历年常规水化学数据开展主成分分析,揭示采动影响下水化学演化过程中的水-岩作用机... 详细信息

煤矿开采势必破坏天然水化学环境,然而矿区多类含水层地下水系统水化学研究尚未从时空角度分析采动影响下水化学演化的本质。以临涣矿区为研究示范,基于历年常规水化学数据开展主成分分析,揭示采动影响下水化学演化过程中的水-岩作用机制。其中,第1主成分代表碳酸盐、硫酸盐溶解及黄铁矿氧化作用,第2主成分代表阳离子交替吸附及脱硫酸作用。采动影响下矿区主要突水含水层地下水碳酸盐、硫酸盐溶解及黄铁矿氧化作用均逐渐减弱,减弱区域不尽相同;然而,阳离子交替吸附及脱硫酸作用的变化规律不明显。研究成果为矿井突水水源识别和水资源保护与利用提供理论依据。

关键词：煤矿区水-岩作用水化学演化采动影响

水-岩作用下砂岩微细观结构变化特性及机理研究

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防灾减灾工程学报 2018年第2期38卷 265-273,281页

作者：胡玉邓华锋李建林张吟钗王伟胡亚运三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学)

为了较好地分析水-岩作用下库岸边坡消落带岩体的劣化机理,设计进行了考虑库水压力升降变化和浸泡-风干循环的水-岩作用试验。研究结果表明：（1）在水-岩作用过程中,砂岩的单轴抗压强度劣化趋势明显,其中前6期抗压强度劣化趋势较为显... 详细信息

为了较好地分析水-岩作用下库岸边坡消落带岩体的劣化机理,设计进行了考虑库水压力升降变化和浸泡-风干循环的水-岩作用试验。研究结果表明：（1）在水-岩作用过程中,砂岩的单轴抗压强度劣化趋势明显,其中前6期抗压强度劣化趋势较为显著,6次水-岩作用之后,岩样的强度劣化趋势逐渐趋于缓慢。（2）随着水-岩作用周期的增加,岩石内部孔隙、裂隙逐渐发育、汇集,矿物颗粒逐渐软化、分解,使得岩石微观结构逐渐趋于松散。（3）水-岩作用下砂岩劣化的进程中,首先是岩样中胶结物的溶解、溶蚀,然后是失去胶结物包裹的矿物颗粒表面发生水-岩物理化学作用,最后是矿物颗粒本身软化、分解。（4）水-岩作用过程中,岩样内部胶结物的溶解、溶蚀对水-岩作用前期的宏观力学性质影响明显,岩石矿物颗粒本身的软化、分解对水-岩作用后期的力学性质影响明显。相关研究成果可为库岸边坡消落带水-岩作用机理分析提供较好的参考。

关键词：水-岩作用微细观结构破坏断面孔隙结构劣化机理

库岸边坡水-岩作用对节理砂岩力学特性影响研究

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水利水电技术 2019年第6期50卷 163-168页

作者：李超齐豫李涛熊雨邓华锋三峡大学体育学院湖北宜昌443002 三峡大学地方政府治理中心湖北宜昌443002 三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002

三峡库区蓄水之后,库水位在145 m和175 m之间呈周期性的升降变化趋势,考虑消落带岩体的实际赋存环境,设计进行了考虑水压力升降变化和浸泡-风干循环的水-岩作用试验,分析了水-岩作用的劣化效应。研究结果表明:(1)节理砂岩抗压强度、变... 详细信息

三峡库区蓄水之后,库水位在145 m和175 m之间呈周期性的升降变化趋势,考虑消落带岩体的实际赋存环境,设计进行了考虑水压力升降变化和浸泡-风干循环的水-岩作用试验,分析了水-岩作用的劣化效应。研究结果表明:(1)节理砂岩抗压强度、变形模量随节理倾角的变化呈先减小再增大的U形变化规律,在周期性水-岩作用下,节理砂岩的抗压强度和变形模量劣化效应明显,其中前5次水-岩作用导致的劣化效应尤为显著;(2)水-岩作用使得节理砂岩的各向异性力学特性逐渐减弱,其中,抗压强度的各向异性度从1.56降低到1.41,变形模量的各向异性度从1.53降低到1.33;(3)水-岩作用不仅使得岩体整体力学性质劣化,也逐渐改变节理岩体的破坏模式,导致不同倾角节理砂岩力学特性劣化趋势存在明显差异,其中,在节理倾角为0°和90°附近时,水-岩作用导致的劣化幅度相对较大,而节理倾角为60°左右时的劣化幅度相对较小。研究结果可为库岸边坡的长期变形稳定分析提供较好的参考。

关键词：节理砂岩水-岩作用破坏模式劣化各向异性

武汉城市圈岩溶热储水化学特征及水——岩作用研究

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物探与化探 2019年第4期43卷 741-748页

作者：牛俊强范威郭昆湖北省地质环境总站湖北武汉430034 中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430074

根据武汉城市圈岩溶热储地热田的地下热水水化学数据,总结了岩溶热水的水化学类型,分析了岩溶热水中主要组分随温度的变化特征,重点研究了水—岩作用程度和作用时间的关系,系统分析了热水中主要离子的水化学作用过程。研究结果表明,热... 详细信息

根据武汉城市圈岩溶热储地热田的地下热水水化学数据,总结了岩溶热水的水化学类型,分析了岩溶热水中主要组分随温度的变化特征,重点研究了水—岩作用程度和作用时间的关系,系统分析了热水中主要离子的水化学作用过程。研究结果表明,热水中主要组分含量受温度和水岩作用过程控制,TDS含量随水岩作用时间的增加而增加,随着TDS含量的增加,水岩作用受碳酸盐溶解控制逐渐转变为受硫酸盐溶解控制,高TDS时,盐岩溶解作用加强;浪口、五洪山、蛇屋山地热田属同一个岩溶水流系统,汤池地热田、马口地热井属同一个水流系统,其他地热田属各自独立的水流系统。

关键词：岩溶热储水化学特征水-岩作用武汉城市圈

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黑色岩层诱发山地灾害的水—岩作用机理研究

铁道工程学报 2011年第10期28卷 1-5,37页

作者：马建军中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:在黑色岩层分布的高原山地区域,黑色岩层作为一种山地灾害的诱发因素,时常会给工程建筑以及人类活动带来危害。本文通过对黑色岩层水岩作用机理研究,期望对黑色岩层分布区内的山地灾害治理以及建筑工程设计提供一些帮助。研究... 详细信息

研究目的:在黑色岩层分布的高原山地区域,黑色岩层作为一种山地灾害的诱发因素,时常会给工程建筑以及人类活动带来危害。本文通过对黑色岩层水岩作用机理研究,期望对黑色岩层分布区内的山地灾害治理以及建筑工程设计提供一些帮助。研究结论:黑色岩层中的黄铁矿等硫化矿物在有氧参与的水岩作用下,可以产生硫酸型酸性水并影响周围矿物成分,导致黑色岩层本身以及与其相接触的非黑色岩层或建筑材料等矿物成分发生变化,使得岩石材料的物理力学性质受到弱化,最终容易在山地重力作用下形成山地灾害。通过对都匀地区不同岩性的黑色岩体以及周围水样进行试验分析,研究了山地灾害中含黑色岩层边坡的破坏模式,提出从控制酸性水因素进行治理的措施建议。

关键词：黑色岩层山地灾害水-岩作用

水-岩作用对富有机质页岩应力敏感性的影响——以渝东南地区龙马溪组页岩为例

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油气藏评价与开发 2019年第5期9卷 54-62页

作者：康毅力白佳佳李相臣陈明君游利军李鑫磊李清房大志西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 中国石化华东油气分公司勘探开发研究院江苏南京210000

页岩气的产出是跨越多种尺度,历经多种传质方式的复杂过程。每一个路径的应力敏感性都会对页岩气的传质过程产生重要影响。尤其是当巨量压裂液滞留在页岩储层中,水—岩作用必然会对页岩应力敏感性产生影响。以渝东南地区龙马溪组页岩为... 详细信息

页岩气的产出是跨越多种尺度,历经多种传质方式的复杂过程。每一个路径的应力敏感性都会对页岩气的传质过程产生重要影响。尤其是当巨量压裂液滞留在页岩储层中,水—岩作用必然会对页岩应力敏感性产生影响。以渝东南地区龙马溪组页岩为研究对象,开展了水—岩作用前后页岩应力敏感性评价实验,表征了应力敏感实验前后裂缝面性质变化特征,分析了水—岩作用对裂缝面的作用机理。页岩初始缝宽越宽,应力敏感性越强。页岩发生水—岩作用后其应力敏感程度从高到低依次为:碱敏>矿化度降低的盐敏>水敏。矿化度降低的盐敏和水敏过程中,黏土矿物水化膨胀,并发生了微粒运移,裂缝表面更加光滑;而碱敏过程流体不仅与裂缝表面发生了水化作用,而且发生了碱液侵蚀,加剧了页岩应力敏感程度。含支撑剂的裂缝页岩应力敏感程度减弱,支撑剂的嵌入和破碎是产生应力敏感性的主要原因,支撑剂优选和合理铺置是降低应力敏感程度的关键。

关键词：孔隙结构裂缝面性质水-岩作用应力敏感性页岩

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煤层顶板砂岩含水层水-岩作用研究

煤炭技术 2017年第2期36卷 129-131页

作者：韩永连会青尹尚先杨德方华北科技学院安全工程学院北京101601

为揭示水文地球化学演化和分区进行水源判别,基于水化学类型的分析、地下水主要离子和TDS的关系以及离子之间的关系,通过图示法揭示砂岩含水层中主要水-岩作用。

关键词：水化学特征水-岩作用顶板砂岩水

水-岩作用下煤岩抗压强度与多元影响因子的相关性

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实验室研究与探索 2021年第8期40卷 19-22,51页

作者：赵云龙李顺才张农薛禾辛江苏师范大学中俄学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为研究水-岩作用对煤岩抗压强度的影响,选取煤、砂岩、灰岩3种试样进行不同pH值化学液浸泡试验,浸泡若干天后取出岩样烘干称重,并进行声发射断铅试验、单轴压缩试验,获得煤岩质量及溶液中钙离子浓度的变化规律和煤岩中的声速及岩样的抗... 详细信息

为研究水-岩作用对煤岩抗压强度的影响,选取煤、砂岩、灰岩3种试样进行不同pH值化学液浸泡试验,浸泡若干天后取出岩样烘干称重,并进行声发射断铅试验、单轴压缩试验,获得煤岩质量及溶液中钙离子浓度的变化规律和煤岩中的声速及岩样的抗压强度。以灰色关联度理论分析煤岩单轴抗压强度与5种影响因素的相关性,选取3种最显著因素,基于响应面法建立煤岩抗压强度关于浸泡后质量、声速、钙离子浓度的多元回归模型。研究表明:对于化学液浸泡后的煤岩试样,利用该回归模型结合3个显著参数在不进行煤岩的压缩破坏性试验情况下也可较好地预测煤岩的抗压强度。

关键词：水-岩作用抗压强度多元回归模型灰色关联度响应面法

考虑水—岩作用的含水岩石本构模型研究及应用

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考虑水—岩作用的含水岩石本构模型研究及应用

作者：王丽山东科技大学

学位级别：硕士

在地下工程中,岩石内部孔隙水的存在不仅会影响岩石物理力学性质,还会进一步影响工程岩体的稳定性。因此,如何评价水-岩作用下含水岩石的稳定性已成为岩石力学与工程领域中的研究重点之一。本文通过理论分析、室内试验与数值二次开发相... 详细信息

在地下工程中,岩石内部孔隙水的存在不仅会影响岩石物理力学性质,还会进一步影响工程岩体的稳定性。因此,如何评价水-岩作用下含水岩石的稳定性已成为岩石力学与工程领域中的研究重点之一。本文通过理论分析、室内试验与数值二次开发相结合的方法,对含水岩石受载时水对岩石的劣化作用及有效应力控制岩石变形破坏机理进行了较为系统地研究,建立了含水岩石本构模型,探讨了含水岩石的失稳破坏机制,主要工作如下:首先,基于含水岩石室内三轴压缩试验,分析了不同含水率条件下岩石粘聚力、抗压强度、弹性模量等力学参数的劣化规律,探讨了水-岩作用损伤机理。同时通过数值模拟研究了含水岩石内部孔隙水压力的产生机理及其影响因素,分析了不同饱和度及孔隙结构对孔隙水压力的影响规律。依据有效应力原理,基于Gassmann方程分析了体应力和偏应力作用下含水岩石的应力状态,推导了有效应力计算公式,获得了有效应力系数与岩石孔隙结构的关系,揭示了含水岩石有效应力作用机理。其次,基于理论与试验获得的强度变形参数劣化规律及有效应力系数演化规律,以Mohr-Coulomb准则为基础,推导了水-岩作用控制方程的增量形式,对屈服函数和强度准则进行了应力修正,并借助FLAC3D数值软件中UDM接口,利用VC++计算机语言,对水-岩作用下的含水岩石本构模型进行了二次开发。开发的模型能够综合考虑孔隙水对粘聚力、弹性模量等参数的影响及应变对有效应力系数的影响作用,更真实地反映含水岩石变形破坏特征。最后,利用二次开发的含水岩石本构模型研究了不同压缩条件及不同含水条件下岩石力学特性,与室内试验数据进行了对比分析,进一步探究了有效应力作用下含水岩石的强度损伤机理。结合工程实例,模拟分析了煤矿富水巷道位移场、应力场、塑性区的演化特征,表明了本文建立的考虑水-岩作用的含水岩石本构模型能较好地反映富水岩层巷道开挖扰动的影响,更接近工程现场实际,能够为该类巷道的稳定性控制提供一定的理论依据。

关键词：水-岩作用有效应力参数劣化本构模型二次开发