富水环境下强–中风化硅质板岩吸水特性及微观演化规律

杨志全^1,2,3,4, 李飞洋^1,2,3,4, 甘　进^1,2,3,4, 赵鹏飞^1,2,3,4, 付　梦^1,2, 闫　煜^1,2, 谭　皓^1,2, 张　建^1,2, 朱颖彦^1,2,3,4

1. 昆明理工大学 公共安全与应急管理学院

2. 昆明理工大学 国土资源工程学院

3. 昆明理工大学 应急管理部地质灾害风险防控与应急减灾重点实验室

4. 昆明理工大学 云南省高校高烈度地震山区交通走廊工程地质病害早期快速判识与防控重点实验室

摘  要

为探讨富水环境下强–中风化硅质板岩的吸水特性及吸水过程微观演化规律, 以玉溪至楚雄段国家高速公路旧寨隧道中的强–中风化硅质板岩为研究对象, 开展浸水试验、电镜扫描试验和X射线衍射试验｡试验结果表明: 富水环境下强–中风化硅质板岩吸水过程可分为急速吸水阶段(0~2 h)、缓速吸水阶段(2~24 h)和平衡吸水阶段(超过24 h)等3个阶段。急速吸水阶段, 岩石结构变得较为松散、孔隙及微裂隙逐步延伸发展; 缓速吸水阶段, 胶结物溶解、脱落, 岩石结构进一步松散、孔隙及裂隙进一步发育, 逐渐形成显著的贯穿性裂隙; 动态平衡吸水阶段, 岩石结构松散程度、孔隙及裂隙发育程度基本达到稳定状态。强–中风化硅质板岩主要矿物组成为石英和黏土矿物, 随着浸水试验的进行, 石英相对含量增加, 黏土矿物含量不断减小; 伊利石、伊蒙混层等黏土矿物遇水极不稳定, 既能与水发生化学反应, 转化成石英和其他黏土矿物, 又能与水发生物理反应, 表现出膨胀、破碎和分解等特性。研究成果可为开展强–中风化硅质板岩吸水软化特性的理论研究提供参考。

基金项目

云南省阿瑟夫·汉院士工作站资助项目(202105AF150076)

云南省重点研发计划资助项目(202003AC10002)

云南省基础研究计划面上资助项目(202001AT070043)

大  纲

富水环境下强–中风化硅质板岩吸水特性及微观演化规律

1  试验方案

1.1  试  样

1.2  浸水试验

1.3  强–中风化硅质板岩吸水强度试验

1.4  扫描电镜(SEM)试验        

1.5  X射线衍射(XRD)试验

2  试验结果分析

2.1  浸水试验结果

2.2  强–中风化硅质板岩吸水强度试验结果

2.3  SEM试验结果

2.4  XRD试验结果

3  分析与讨论

4  结  论

作者简介

杨志全(1983—), 男, 四川平昌人，博士，教授，博士生导师，博士后合作导师，现任昆明理工大学公共安全与应急管理学院党总支副书记/副院长、地质灾害风险防控与应急减灾应急管理部重点实验室主任、云南省高校高烈度地震山区交通走廊工程地质病害早期快速判识与防控重点实验室主任、云南省阿瑟夫汉院士工作站负责人、柬（埔寨）-中（国）地球科学与安全研究中心常务副主任。

　　主要从事地质灾害诱发机理与防控技术、岩土力学领域的研究。近年来，主持省部级以上纵向科研项目12项与校企合作项目20余项；发表SCI、EI论文80余篇，5篇ESI全球高被引与11篇知网高被引论文；出版专著4部；获授权发明专利22项（美国发明2项）；以第1完成人获省部或全国一级学/协会科技奖励11项（特等奖1项、一等奖4项）。

　　入选首批云南省“兴滇英才支持计划”青年人才，中国产学研合作创新奖（个人）与绿色矿山联盟青年科技奖获得者等。兼任中国地理学会山地分会副秘书长，公共安全科学技术学会理事，中国水土保持学会泥石流滑坡专业委员会委员，中国岩石力学与工程学会露天开采与边坡工程专业委员会委员；担任中国矿业大学学报、采矿与岩层控制工程学报、中国安全科学学报等期刊编委。

通信作者: 朱颖彦(1971—), 男, 湖北武汉人, 教授, 博士, 主要从事岩土力学与防灾减灾工程方面研究。E-mail: zh_y_y@imde.ac.cn