›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (9): 2723-2728.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

黏土矿物组构对水化作用影响评价

冒海军1,郭印同1,王光进2,杨春和1,2   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室,武汉 430071;2. 重庆大学 资源及环境科学学院,重庆 400044
  • 收稿日期:2010-01-19 出版日期:2010-09-10 发布日期:2010-09-16
  • 作者简介:冒海军,男,1978年生,助理研究员,主要从事岩土工程、地下空间与工程等领域的科研工作。
  • 基金资助:

    国家973项目(No. 2010CB226701);国家自然科学基金资助项目(No. 50904062);中科院武汉岩土所知识创新工程领域前沿项目 (No. 0715091Q01);重点开放实验室自选项目(No. 810101Z02)。

Evaluation of impact of clay mineral fabrics on hydration process

MAO Hai-jun1,GUO Yin-tong1,WANG Guang-jin2,YANG Chun-he 1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Scienees, Wuhan 430071, China; 2. College of Resources and Environment, Chongqing University, Chongqing 430044, China
  • Received:2010-01-19 Online:2010-09-10 Published:2010-09-16

摘要:

泥页岩水化过程中黏土矿物起着主要的作用,但目前还缺少相关的定量描述研究。为此,利用SEM、X-粉晶衍射技术,对采自不同地区的泥岩和板岩在干燥状态、不同浸泡时间后的微观结构和含量进行分析及研究,分析黏土矿物的组构随浸泡时间的变化过程,并定量地分析其对水化过程的影响规律,研究泥页岩的软化过程。研究认为,(1)泥页岩、板岩中影响水化过程的内在因素是蒙脱石、高岭石、绿泥石和伊利石等黏土矿物的含量;(2)黏土矿物定向排列时水化作用效果较无序排列时的明显;(3)泥页岩的水化作用是一个渐进的过程,即在水化过程中流体介质首先使表面的黏土矿物软化,产生掉块;随着时间延长,流体沿裂缝、层理面向岩石内部渗透,黏土土矿物发生膨胀;无围岩限制作用时坍塌掉块持续发生;(4)泥浆中加入一定的无机盐有助于抑制水化过程的发生;压力增加将抑制水化过程的产生;温度升高则能促进泥页岩的水化过程。

关键词: 泥页岩, 黏土矿物, 微观结构, 水化过程

Abstract:

Clay minerals play important roles in hydration process, while the role was lack of quantitative evaluation at present. Therefore, SEM and X-ray powder diffractometry technology were used to analyze the microstructure, components and contents of clay minerals, and the change of microstructures in dry condition and different wetting times. At the same time, expansion experiments in different conditions were performed to study the variation of mass and the structure during the hydration process. These experiments show that: (1) The inner factors affected the hydration process are the contents of clay minerals such as montmorillonite, kaolinite, chlorite and illite in shales and slates. (2) Water-weakening effect is more distinctive when clay minerals array in order than in disorder. (3) Hydration progress of shales and slates happens in a gradual course. That is to say, clay minerals on the surface absorbed water and expanded firstly, which made the shale and slate fallen;then fluids filtered into the rock inside along the layer surfaces or cracks with time prolonged, and the inner minerals expanded, which made the fall occurred when without confining pressures. (4) During hydration progress, addition of inorganic chemical components in slurry and pressure increase will constrain the water-weakening effect; while the temperature will accelerate the water-weakening rate.

Key words: shale, clay mineral, microstructure, hydration process

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[1] 张善凯, 冷先伦, 盛谦, . 卢氏膨胀岩湿胀软化特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 561-570.
[2] 雷华阳, 胡垚, 雷尚华, 祁子洋, 许英刚, . 增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 32-40.
[3] 韩钢, 周辉, 陈建林, 张传庆, 高阳, 宋桂红, 洪望兵, . 白鹤滩水电站层间错动带工程地质特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3559-3568.
[4] 江强强, 刘路路, 焦玉勇, 王 浩, . 干湿循环下滑带土强度特性与微观结构试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1005-1012.
[5] 王登科, 孙刘涛, 魏建平, . 温度冲击下煤的微观结构变化与断裂机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 529-538.
[6] 李明玉, 孙文静. 黏土掺入生物炭后的持水特性及其影响机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4722-4730.
[7] 王东伟, 陆武萍, 唐朝生, 赵红崴, 李胜杰, 林銮, 冷挺, . 砂土微观结构样品制备技术及量化方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4783-4792.
[8] 张善凯, 冷先伦, 盛谦, 李彪, 周永强, . 卢氏膨胀岩在干湿循环作用下的胀缩特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4279-4288.
[9] 徐云山, 孙德安, 曾召田, 吕海波, . 膨润土热传导性能时效性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4324-4330.
[10] 付自国,乔登攀,郭忠林,李克钢,谢锦程,王佳信. 超细尾砂胶结充填体强度计算模型及应用[J]. , 2018, 39(9): 3147-3156.
[11] 邓华锋,张恒宾,李建林,王晨玺杰,张吟钗,王 伟,胡亚运. 水-岩作用对砂岩卸荷力学特性及微观结构的影响[J]. , 2018, 39(7): 2344-2352.
[12] 王 鹏,许金余,方新宇,王佩玺,刘少赫,王浩宇,. 红砂岩吸水软化及冻融循环力学特性劣化[J]. , 2018, 39(6): 2065-2072.
[13] 张亭亭,王 平,李江山,万 勇,薛 强,王士权, . 养护龄期和铅含量对磷酸镁水泥固化/稳定化铅污染土的固稳性能影响规律及微观机制[J]. , 2018, 39(6): 2115-2123.
[14] 宋云奇,武朝军,叶冠林,. 上海浅部黏土渗透系数及其各向异性[J]. , 2018, 39(6): 2139-2144.
[15] 乾增珍,盛明强,田开平,. 戈壁碎石土胶结作用机制及其微观力学模型研究[J]. , 2017, 38(S2): 138-144.
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[1] 刘小文,常立君,胡小荣. 非饱和红土基质吸力与含水率及密度关系试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3302 -3306 .
[2] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[3] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[4] 邓 琴,郭明伟,李春光,葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[5] 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[6] 闫 铁,李 玮,毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[7] 徐维生,柴军瑞,陈兴周,孙旭曙. 岩体裂隙网络非线性非立方渗流研究与应用[J]. , 2009, 30(S1): 53 -57 .
[8] 赵跃堂,林家炜,石 磊. 冲击荷载作用下层裂问题研究[J]. , 2011, 32(S2): 122 -126 .
[9] 王国粹,杨 敏. 砂土中水平受荷桩非线性分析[J]. , 2011, 32(S2): 261 -267 .
[10] 季毛伟 ,吴顺川 ,高永涛 ,葛林林 ,李晓静 . 双连拱隧道施工监测及数值模拟研究[J]. , 2011, 32(12): 3787 -3795 .