›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (S2): 134-142.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

利用扫描电镜、压汞法、氮气吸附法评价近海黏土孔隙特征

张先伟,孔令伟   

  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实验室,武汉 430071
  • 出版日期:2013-11-11 发布日期:2013-11-19
  • 作者简介:张先伟,男,1982年生,博士,助理研究员,主要从事特殊土力学方面的科学研究工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No.41102200);国家自然科学基金项目(No.51179186)。

Study of pore characteristics of offshore clay by SEM and MIP and NA methods

ZHANG Xian-wei,KONG Ling-wei   

  1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering,Institute of Rock and Soil Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430071,China
  • Online:2013-11-11 Published:2013-11-19

摘要: 近海地区黏土的微观结构单元——黏土畴中含有大量的粒内孔隙,其孔径小至纳米级,这部分孔隙对黏土的物理指标、水稳性、膨胀性、收缩性等具有重要影响,一般方法很难准确地描述其孔隙特征。试验利用扫描电镜、压汞法、氮气吸附法对湛江黏土的微观孔隙特征及其孔隙发育的控制因素分析,建立微观结构与物理指标、力学行为的相互关系与灵敏性分析。结果表明,湛江黏土具有不良物理性质和良好力学特性指标的异常组合,是一种高灵敏性的强胶结结构性黏性土,其机制主要是:湛江黏土的微观结构为带有胶质联结特性的、定向性无序的开放式絮凝结构,孔隙结构为具有较高的强度和空间稳定性的边-面-角联结的空间网架系统。由于特殊的孔隙网架结构以及“墨水瓶”型孔隙的存在,导致退汞过程出现滞留现象及产生吸附回线。研究表明,联合扫描电镜、压汞法、氮气吸附法能够准确、完整地对近海地区黏土孔隙体系特征进行定性与定量的评价。

关键词: 湛江黏土, 扫描电子显微镜(SEM), 压汞(MIP), 氮气吸附(NA), 微观孔隙, 孔隙分布

Abstract: Microstructure unit of the offshore clay— clay domains contains a large amount of intragranular pores, of which the diameters are small to nanoscale. These pores have an important influence on the physical indices, water stability, expansion and shrinkage characteristics. However, general methods are difficult to accurately describe intragranular pore characteristics. The scanning electron microscopy (SEM), mercury porosimetry(MIP), nitrogen adsorption(NA) are used on the Zhanjiang clay to study its microscopic pore characteristics and control factors of pore distribution. The relationship and sensitivity analysis of the microstructure and physical parameters, mechanical behavior are established. Results show that the Zhanjiang clay has the unusual combination of poor physical properties and good mechanical properties; it is a kind of high sensitivity and strong cementation structural clay, the main mechanism was disorderly orientation and open flocculation structure with cementation bond; furthermore , pore structure is a space frame system which has higher strength and stability of the side-surface-angle connection. Therefore, the retention phenomenon of mercury-ejection curve and hysteretic loop in adsorption-desorption isotherm occurring because of special space frame system and ‘ink bottle’ type pore. In addition, the research shows that, the combination of SEM, MIP, NA methods can accurately , qualitatively and quantitatively evaluate overall pore system characteristics of offshore clay.

Key words: Zhanjiang clay, scanning electron microscopy(SEM), mercury intrusion porosimetry(MIP), nitrogen adsorption(NA), microscopic pore;pore size distribution

中图分类号: 

  • TU 411
[1] 谈云志, 彭帆, 钱芳红, 孙德安, 明华军, . 石墨−膨润土缓冲材料的最优配置方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3387-3396.
[2] 魏 星, 张 昭, 王 刚, 张建民, . 饱和砂土液化后大变形机制的离散元细观分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1596-1602.
[3] 梁维云, 韦昌富, 颜荣涛, 杨德欢. NaCl溶液饱和膨胀土的压缩特性及其微观机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4759-4766.
[4] 李静, 孔祥超, 宋明水, 汪勇, 王昊, 刘旭亮, . 储层岩石微观孔隙结构对岩石力学特性 及裂缝扩展影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4149-4156.
[5] 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.
[6] 冯上鑫,柴军瑞,许增光,覃 源,陈 玺. 基于核磁共振技术研究渗流作用下土石混体细观结构的变化[J]. , 2018, 39(8): 2886-2894.
[7] 牛 庚,孙德安,韦昌富,颜荣涛,. 基于孔径分布的全风化泥岩持水曲线推算[J]. , 2018, 39(4): 1337-1345.
[8] 黄启迪,蔡国庆,赵成刚, . 非饱和土干化过程微观结构演化规律研究[J]. , 2017, 38(1): 165-173.
[9] 谈云志,胡莫珍,周玮韬,左清军,汪洪星,喻 波, . 荷载-干湿循环共同作用下泥岩的压缩特性[J]. , 2016, 37(8): 2165-2171.
[10] 孔令伟 ,臧 濛 ,郭爱国 ,拓勇飞,. 湛江强结构性黏土强度特性的应力路径效应[J]. , 2015, 36(S1): 19-24.
[11] 谈云志 ,喻 波 ,刘晓玲 ,万 智 ,汪洪星,. 压实红黏土失水收缩过程的孔隙演化规律[J]. , 2015, 36(2): 369-375.
[12] 袁俊平 ,李康波 ,何建新 ,刘 亮 ,詹 斌 , . 基于孔隙分布模型的垫层料冻胀变形规律探讨[J]. , 2014, 35(8): 2179-2183.
[13] 谈云志 ,胡新江 ,喻 波 ,刘晓玲 ,万 智 ,张振华,. 压实红黏土的恒体积膨胀力与细观机制研究[J]. , 2014, 35(3): 653-658.
[14] 张先伟,孔令伟,王 静. 针对黏性土胶质联结特征的SEM-EDS试验研究[J]. , 2013, 34(S2): 195-203.
[15] 谈云志 ,胡新江 ,喻 波 ,张 华 ,付 伟 . 固结作用下粉土的持水性能与细观机制研究[J]. , 2013, 34(11): 3077-3084.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[2] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[3] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[4] 高广运,赵元一,高 盟,杨成斌. 分层土中群桩水平动力阻抗的改进计算[J]. , 2010, 31(2): 509 -515 .
[5] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[6] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[7] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[8] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[9] 王维铭,孙 锐,曹振中,袁晓铭. 国内外地震液化场地特征对比研究[J]. , 2010, 31(12): 3913 -3918 .
[10] 杨召亮,孙冠华,郑 宏. 基于潘氏极大值原理的边坡稳定性的整体分析法[J]. , 2011, 32(2): 559 -563 .