收藏本站
《太原理工大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

物化型软岩包覆改性的基础理论及其应用

柴肇云  
【摘要】: 物化型软岩是指含有大量黏土矿物,在工程扰动下易于发生失水-吸水产生胀缩性和工程特性持续降低的软弱岩体,它是矿业工程、岩土工程、水电工程、地下储库等领域经常涉及到的重大岩石力学问题之一。由于物化型软岩具有水化膨胀、强度降低和软化崩解等物理力学特性,对许多重大工程的稳定性产生了极大的影响,并造成巨大的经济损失。 已有的软岩工程稳定性控制理论与方法均集中于被动支护与锚固,研究的重点放在对已破碎或软化崩解的软岩的加固上。实践证明,支护与锚固方法仅对应力型软岩和结构型软岩有明显的控制效果,而对物化型软岩的水化膨胀、碎胀扩容、强度降低收效甚微。由于地下水、应力及其它恶劣环境的作用,支护系统不能承受巨大膨胀与碎胀应力,而锚固系统又没有足够的着力点,导致支护和锚固系统在物化型软岩工程中往往失效。 本文在对国内外相关理论与技术充分研究与分析的基础上,改变以往一味追求被动支护或锚固的方式,提出通过改性材料改变物化型软岩的物性,达到防止、减弱或减缓物化型软岩物理力学性能的易变性,达到提高工程软岩长期稳定的软岩工程稳定性控制理论及技术,并围绕这个主题进行了深入的研究,所进行的工作及取得的创新成果主要有: 1、通过X-射线衍射、X-射线荧光光谱分析、扫描电镜等先进的技术手段,对取自8个典型软岩矿区的15种物化型软岩样品的矿物组成、化学成分、微结构形态等矿物学特征进行了系统研究,在此基础上选取以蒙脱石含量为主和以高岭石含量为主两类软岩作为研究对象,通过氮气等温吸附、红外光谱分析以及岩石的物理化学测试等手段对其表面凹凸形貌特性、孔裂隙分布特性等表面特性与表面润湿性、表面能、表面官能团、表面电性等表面性质进行了定性和定量研究,为软岩改性提供了矿物表面结构和表面物理化学基础。 2、基于对物化型软岩的物质组成、矿物结构及其失水-吸水过程的物理力学机制的研究,提出了物化型软岩由硬质砂粒—黏土矿物叠层构成的四面体微结构单元的胀缩几何模型,建立了相应的胀缩几何方程,为定量进行软岩的胀缩性能研究提供了理论基础。 3、采用自由基溶液共聚和溶胶-凝胶法合成了一种室温固化的新型改性材料,探讨了其在软岩表面的成膜机理,并对它的结构、疏水性、膜层牢固性、防水性等性能进行了研究。同时鉴于硅烷偶联剂的优异性能,选择其作为改性材料,对其防水性、强度特性进行了研究,为软岩包覆改性提供了材料基础。 4、在合成新型改性材料性能研究的基础上,选择配比3作为改性材料,进行了改性前后软岩颗粒自由膨胀性、块度崩解性等对比试验研究。结果表明改性后软岩颗粒自由膨胀性和块体崩解性明显减弱。 5、通过理论分析和不同配比浆液流动性、固化强度特征的对比试验,研究了硅烷偶联剂与水泥和萘系减水剂的化学结合原理、结合特性及其稳定性,并将研究成果应用于屯兰煤矿12206工作面瓦斯尾巷,成功解决了屯兰矿瓦斯尾巷支护的技术难题,取得了显著的技术经济效益与社会效益,为物化型软岩工程稳定性提供了新的控制理论和方法。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TD353

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王东;物化型软岩电化学改性机理研究[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王歌;聚合物水泥复合材料的研制及应用研究[D];长沙理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马水山,雷俊荣,张保军,王志旺;滑坡体水岩作用机制与变形机理研究[J];长江科学院院报;2005年05期
2 范一林,李青云,陈智勇;水布垭页岩软化特性的微观研究[J];长江科学院院报;1998年03期
3 袁传勋;土遗址保护材料综述[J];敦煌研究;2002年06期
4 朱金才,黄丽仙,史江恒,屈英才;SSN-3粘土稳定剂的研制及应用[J];断块油气田;1998年05期
5 周立荣;向波;周德培;;红层软岩边坡生态防护技术探讨[J];地质灾害与环境保护;2006年04期
6 赵法锁,张伯友,卢全中,宋飞;某工程边坡软岩三轴试验研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年04期
7 何峰,王来贵,于永江,冯美生;岩石试件非线性蠕变模型及其参数确定[J];辽宁工程技术大学学报;2005年02期
8 柴肇云;康天合;李义宝;王吉生;;物化型软岩包覆改性和改性机理[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年01期
9 周应华;周德培;封志军;;三种红层岩石常规三轴压缩下的强度与变形特性研究[J];工程地质学报;2005年04期
10 陈文玲;赵法锁;;云母石英片岩的三轴蠕变试验研究[J];工程地质学报;2007年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈建峰,秦建庆,石振明,沈明荣;砂井地基沉降的二维有限元分析(二)——修正剑桥渗流耦合模型有限元及实例计算[J];四川建筑科学研究;2003年04期
2 蔡江东;考虑稠度状态时饱和粘性土自重应力计算方法[J];四川建筑科学研究;2003年04期
3 周亦唐,钟国强,俞进,赵惠敏,葛晓旭;塑料土工格栅加筋土结构的振动台试验研究[J];四川建筑科学研究;2004年02期
4 付志前;单向土工格栅加筋土的流变模型[J];四川建筑科学研究;2004年02期
5 马明江;某泵站边坡土质特性研究[J];四川建筑科学研究;2005年03期
6 吴怀忠;王汝恒;刘汉峰;郭文;初文荣;;围压和固结应力比对砂卵石土动力特性的影响[J];四川建筑科学研究;2006年05期
7 王平;刘东燕;黄海斌;雷用;;挡土墙安全系数的抗震可靠性分析[J];四川建筑科学研究;2010年02期
8 郝婷玥;陈贵清;马卫华;;地震作用下埋地管道横向振动分析[J];四川建筑科学研究;2010年02期
9 唐正光;徐则民;杨春振;赵惠敏;;某边坡的变形破坏及加固对比分析[J];四川建筑科学研究;2010年03期
10 罗春霞;黄金林;;土工织物在高速公路软基中的试验研究[J];四川建筑科学研究;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马超锋;李晓;成国文;赫建明;;大跨度公路隧道围岩动态分级的Bayes优化[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 杨正权;刘小生;赵剑明;赵军强;陈宁;刘启旺;;深厚覆盖层场地地震反应分析研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 章仕灵;邵顺安;陈海兵;李先章;邓涛;;闽南风化凝灰熔岩强度特性的试验研究[A];运营安全与节能环保的隧道及地下空间建设第2届学术研讨会交流报告[C];2011年
4 李成刚;付小婷;王世澎;;人工岛回填砂土土动力特性试验研究[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年
5 李明;梁力;刘冬霞;王伟;;珲春紫金矿尾矿坝安全稳定性计算[A];2010年第三届尾矿库安全运行技术高峰论坛论文集[C];2010年
6 蔡波;吕存林;董山;;瓦斯压力对煤体力学性质的影响研究[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
7 王超;赵自豪;陈世江;伍永平;;西部深井软岩巷道围岩变形失稳的FLAC数值分析[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
8 亓荣强;;弱胶结软岩巷道支护实践与合理支护形式探讨[A];第七次煤炭科学技术大会文集(上册)[C];2011年
9 刘建军;刘先贵;;油气储层裂缝扩展的动力学模型[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
10 陈寿峰;刘殿书;高全臣;王树仁;冯贵文;;卸压控制爆破设计方法研究[A];第七届全国工程爆破学术会议论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏风清;煤与瓦斯突出的物理爆炸模型及预测指标研究[D];河南理工大学;2010年
2 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
3 李伟;深部巷道围岩稳定性安全控制原理与应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
6 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 高传慧;碱式硫酸镁晶须的合成及表面改性研究[D];中国海洋大学;2010年
8 孙军杰;黄土场地震陷与桩基负摩阻力现场试验研究[D];兰州大学;2010年
9 江辉煌;砂井处理超软地基的固结计算[D];中国铁道科学研究院;2009年
10 于利刚;废橡胶粉的杂化改性及其对水泥基材料结构与性能的影响[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年
3 唐杰兵;平煤十一矿软岩破坏巷道修复治理研究[D];河南理工大学;2010年
4 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
5 刘根保;基于邓肯—张模型的垃圾土强度特性及边坡稳定性研究[D];南昌航空大学;2010年
6 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
7 魏明俐;深部软岩巷道围岩稳定性分析与控制技术研究[D];山东科技大学;2010年
8 陈云娟;类岩石材料蠕变本构试验研究及基于FLAC~(3D)实现[D];山东科技大学;2010年
9 王钊;桩—锚杆支护结构可靠性研究[D];山东科技大学;2010年
10 朱利文;常压酸化法制备无水硫酸钙晶须工艺研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄晓华,黄汝祥,刘杰;煤系地层采空区公路路堑高边坡的加固治理[J];重庆交通学院学报;2002年01期
2 田卿燕;肖春发;吕建兵;;粤北山区高速公路煤系地层滑坡机理分析[J];铁道科学与工程学报;2008年05期
3 宋卫卫;苏铁明;欧宗瑛;赵德伟;王卫明;韩军;;基于CT图像反求技术的人体股骨头修复建模[J];大连理工大学学报;2009年02期
4 郭丽萍;Andrea Carpinteri;孙伟;秦文超;;基于三维微焦点CT图像对高性能混凝土内部缺陷的测量和分析(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2009年01期
5 张继红,王江,赵丽娟,杨涛;单相液体在多孔介质中的电动渗流特性[J];大庆石油学院学报;2002年01期
6 张继红,陈涛平,李跃辉,丛专日,张凤桐;流体在外加直流电场作用下的电动-水力渗流特性[J];大庆石油学院学报;2002年03期
7 赵建国,朱文凯;电渗—强夯综合法加固软弱地基的实践[J];地质与勘探;1994年02期
8 孔向军;聚合物乳液型防水涂料的性能及应用研究[J];福建建材;2002年02期
9 柴肇云;康天合;李义宝;王吉生;;物化型软岩包覆改性和改性机理[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年01期
10 苏少青,李应顺;浅谈京珠高速公路粤境北段特殊岩土路堑边坡的防护与加固[J];广东公路交通;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 周立荣;红层边坡浅层破坏机理及生态防护技术[D];西南交通大学;2011年
2 吕兆兴;孔隙裂隙双重介质逾渗理论及应用研究[D];太原理工大学;2008年
3 卢雪松;离子土壤固化剂加固武汉红色粘土的试验效果及其机理研究[D];中国地质大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 史邓明;高强聚合物改性水泥砂浆的性能与应用[D];武汉理工大学;2011年
2 周显广;公路边坡坡面防护效益研究[D];长安大学;2011年
3 陈宗浩;炭质页岩边坡生态稳固技术研究[D];长沙理工大学;2011年
4 董松;聚合物水泥基防水涂料的制备及涂膜性能、显微结构的研究[D];重庆大学;2002年
5 许祥俊;聚合物水泥基固沙材料的研究[D];武汉理工大学;2003年
6 郑铜镖;物化型软岩改性的基础研究[D];太原理工大学;2004年
7 徐国民;软岩边坡变形失稳机理及防治技术研究[D];昆明理工大学;2005年
8 罗元斌;边坡工程稳定性分析及处治技术研究[D];中南大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 仵彦卿;地下水与地质灾害[J];地下空间;1999年04期
2 李宁,张平;地下洞室工程设计与计算中的几个误区[J];地下空间;2000年02期
3 何俊,肖树芳;结合水对海积软土流变性质的影响[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年02期
4 丁秀丽,刘建,刘雄贞;三峡船闸区硬性结构面蠕变特性试验研究[J];长江科学院院报;2000年04期
5 韩军,丁秀丽,朱杰兵;岩土锚固技术的新进展[J];长江科学院院报;2001年05期
6 马水山,李迪,张保军,钟式范;茅坪滑坡体位移特征及其发展趋势预测[J];长江科学院院报;1994年03期
7 郭熙灵;水布垭工程页岩风化料级配特性研究[J];长江科学院院报;1996年02期
8 张忠亭,王宏,陶振宇;岩石蠕变特性研究进展概况[J];长江科学院院报;1996年S1期
9 范一林,李青云,陈智勇;水布垭页岩软化特性的微观研究[J];长江科学院院报;1998年03期
10 夏熙伦,周火明,盛谦,肖国强;三峡工程船闸高边坡岩体松动区及其性状[J];长江科学院院报;1999年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘小丽;新型桩锚结构设计计算理论研究[D];西南交通大学;2003年
2 刘小文;超高填方及其上部建筑物基础变形控制研究[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 滕宏伟;顺层边坡稳定性分析预测及其应用研究[D];重庆大学;2002年
2 张志强;软弱夹层对地下洞室稳定性影响的数值试验研究[D];西安理工大学;2003年
3 王志勇;含软弱夹层岩质边坡稳定性分析研究[D];中南大学;2004年
4 罗云华;砂土路基湿化变形研究[D];武汉大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒲春生;张荣军;时宇;景冰;;酸碱度对黏土矿物膨胀分散的影响规律[J];石油工业技术监督;2006年02期
2 何岩;赵由才;卓桂华;周恭明;黄民生;;改性矿化垃圾反应床处理填埋场渗滤液研究[J];环境污染与防治;2009年03期
3 李志方,高诚辉,林有希;聚四氟乙烯的摩擦学改性[J];塑料工业;2005年08期
4 彭永利,黄志雄;高强度纤维增强氟硅橡胶(英文)[J];合成橡胶工业;2005年06期
5 任淑霞;;用废塑料薄膜作沥青改性材料的试验研究[J];混凝土;2006年02期
6 刘涛;杜荣斌;姜效军;;SnO_2对尖晶石LiMn_2O_4电极材料的改性[J];过程工程学报;2007年05期
7 李新贵;封皓;黄美荣;;汞离子天然吸附剂[J];化学进展;2008年Z1期
8 Doug Smock;;保障塑料性能的五个重要因素[J];工业设计;2008年08期
9 刘刚伟;付桂珍;;颗粒黏土矿物材料在重金属废水处理中的应用[J];中国粉体技术;2008年06期
10 周彦杰;贾洪彪;李志萍;马燕;;黏土矿物对工业污染物Na~+和Hg~(2+)的吸附试验研究[J];长江科学院院报;2009年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘慧颖;刘洋;王浪平;王小峰;马国武;;氟离子注入钛表面改性材料的骨细胞相容性和抗菌性能[A];第六届全国口腔种植学术会议论文汇编[C];2009年
2 谢苏江;;改性聚四氟乙烯的发展和应用[A];第十一届中国摩擦密封材料技术交流暨产品展示会论文集(密封卷)[C];2009年
3 李汾;;浅析聚氨酯弹性体的改性[A];中国聚氨酯工业协会第十二次年会论文集[C];2004年
4 曹有名;林尚安;;电子封装材料用环氧树脂增韧研究进展[A];第十次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];2003年
5 李云晖;浦跃朴;周薇薇;李新松;尹立红;;几种壳聚糖改性材料蛋白吸附作用比较的实验研究[A];第四届全国环境与职业医学研究生学术研讨会论文集[C];2005年
6 柴肇云;康天合;;物化型软岩电化学改性可行性分析[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
7 但年华;但卫华;曾睿;林海;叶易春;关林波;汤圣;;碳化二亚胺改性脱细胞猪真皮基质的性能研究[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(下册)[C];2007年
8 姚立;葛茂发;;二氧化硫在黏土矿物表面的吸附研究[A];中国化学会第26届学术年会环境化学分会场论文集[C];2008年
9 黄兆龙;洪盟峰;萧江碧;;水庫淤泥的性質對燒結輕質骨材之影響[A];2004“第七届全国轻骨料混凝土学术讨论会”暨“第一届海峡两岸轻骨料混凝土产制与应用技术研讨会”论文集[C];2004年
10 李燕;赵煜娟;刘欣燕;夏定国;;表面包覆改性提高LiNiO_2的电化学性能和热稳定性[A];2005中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 刘如春 本报通讯员 叶国志 谢苗 欧国云;黏土矿物:毒土农业的终结者?[N];中国国土资源报;2011年
2 本报记者  陈淼;金隅·纳美开发出功能性纳米改性材料[N];中国工业报;2006年
3 岳琴;新一代聚氨酯塑胶改性材料[N];科技日报;2003年
4 特约点评 激 流;防水卷材:低价原料作胎基改性材料量不足[N];中国质量报;2004年
5 周忠华;稀土——精细陶瓷的理想改性材料[N];广东建设报;2005年
6 陈希荣;传统包装材料的纳米改性技术[N];中国包装报;2007年
7 程星;蓝星清洗:TDI装置未达产致亏1.5亿[N];中国化工报;2006年
8 记者 王玉华 通讯员 游迥;四川高新技术促化学建材产业化[N];中国建设报;2006年
9 子瑜;复垦造就一张生态名片[N];中国财经报;2006年
10 记者 刘志强;聚烯烃新材料实现高强韧多功能化[N];科技日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 柴肇云;物化型软岩包覆改性的基础理论及其应用[D];太原理工大学;2008年
2 黄春;黏土矿物抑制性和黏土胶体的热稳定性研究[D];山东大学;2003年
3 涂健;掺杂和表面改性尖晶石LiMn_2O_4用作锂离子电池正极材料的研究[D];浙江大学;2006年
4 陈君华;六方介孔硅HMS的合成、改性及性能研究[D];南京林业大学;2009年
5 张军强;黄海西部近岸陆架区晚更新世以来沉积演化与物源研究[D];中国海洋大学;2012年
6 林英光;纳米羟基磷灰石复合改性材料的制备及其抗龋性能研究[D];华南理工大学;2007年
7 张连兵;RAFT活性自由基聚合法制备核壳结构颜料及应用[D];江南大学;2011年
8 陶国良;高导热先进复合材料设计制备及应用技术研究[D];南京工业大学;2006年
9 王东;物化型软岩电化学改性机理研究[D];太原理工大学;2010年
10 陈佳;低聚乳酸水解料合成丙交酯及改性聚(D,L-乳酸)材料研究[D];重庆大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 洪艳;吉林省中东部石炭系—二叠系黏土矿物的成因意义[D];吉林大学;2012年
2 夏小青;沸石及其改性材料处理蓄电池铅酸废水的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 张林林;黏土矿物对重金属Pb(Ⅱ)吸附特性研究[D];大连理工大学;2012年
4 王伟;聚氨酯改性环氧树脂的制备及性能的研究[D];武汉理工大学;2008年
5 程琳俨;煤系高岭土表面包覆改性研究[D];天津大学;2006年
6 许超;尼龙材料SLS快速成型技术研究[D];中国工程物理研究院;2005年
7 柯莉;Nb及Nb/Si粉表面包覆改性的制备工艺研究[D];华中科技大学;2011年
8 曹延生;聚乳酸及纳米填充改性材料的性能研究[D];北京化工大学;2007年
9 张磊;内蒙古中部第四纪沉积物中黏土矿物组合特征与古气候演化关系[D];中国地质大学(北京);2008年
10 王鹏;聚倍半硅氧烷的合成及其在高聚物中的应用[D];黑龙江大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026