• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
干湿循环作用诱导页岩劣化机制的多尺度研究
  • 38
  • 作者

    王伟王晓川李博文刘一苇陈展权

  • 单位

    武汉大学水射流与新技术湖北省重点实验室武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室武汉大学土木建筑工程学院中国人民解放军队

  • 摘要
    露头页岩岸坡在库水位变幅作用下易发生崩落、塌岸等地质灾害,对库区安全构成威胁,因此研究页岩在干湿循环作用下的劣化机理尤为必要。为了丰富对干湿循环诱导页岩劣化机制的理解,本文以四川长宁地区志留统五峰组—龙马溪组出露页岩为研究对象,开展了室内气体渗透试验和单轴抗压试验,结合SEM、EDS、XRD等微观分析技术,从多尺度揭示了干湿循环诱导页岩渗流劣化机理。结果表明:(1)干湿循环次数和渗透压差增大对页岩渗透有促进作用,反之,围压起抑制作用。(2)干湿循环对页岩抗压力学性质起弱化作用,干湿循环次数与弹性模量和峰值强度的近似呈指数衰减相关。(3)干湿循环对页岩微观结构影响主要体现在块体细化、块体水化、孔洞微小化、尖锐棱角平滑化等方面;亲水矿物占比对干湿循环作用响应大于非亲水矿物和有机质,且平整表面的粗糙度随处理过程增大。(4)干湿循环作用诱发页岩渗流劣化机理可由干湿循环作用对页岩内部节理面贯通、渗流通道改变、微缺陷发育及矿物水化等微观过程共同作用揭示。结合试验结果多尺度阐述了页岩劣化机制,分析了页岩块体和节理对干湿循环作用的不同响应,关联了页岩宏细观尺度下劣化现象,认为薄弱节理面的产生是造成页岩性能劣化的决定性因素。
  • 关键词

    页岩宏观性质细微观特征劣化机理干湿循环作用多尺度分析

  • 文章目录
    1 引 言
    2试样制备及试验方案
    3干湿循环作用页岩劣化行为分析
    3.1页岩宏观参数变化
    3.1.1渗透性
    3.1.2力学性质
    3.2页岩细微观特征变化
    3.2.1微观结构
    3.2.2表面形貌及粗糙度
    3.2.3矿物组分
    4 多尺度干湿循环诱发页岩劣化机制
    4.1页岩自然断裂形貌
    4.2页岩受压破坏特征
    4.2.1破坏模式的倾角相关性
    4.2.2 PFC数值模拟验证
    4.3节理面与块体部分响应差异
    4.4 亲水与非亲水物质响应差异
    5 讨 论
    6 结 论
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