水作用下泥岩崩解过程与微观机理研究

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1、第25卷第1期水资源与水工程学报Vo1．25No．12014年2月JournalofWaterResources&WaterEngineeringFeb．，2014DOI：10．11705／j．issn．1672—643X．2014．01．14水作用下泥岩崩解过程与微观机理研究杨建林，王来贵，李喜林。，戴长毅(辽宁工程技术大学a．力学与工程学院；b．材料科学与工程学院；C．建筑工程学院，辽宁阜新123000)摘要：为研究水作用下泥岩崩解的微观机理，利用x射线衍射仪、激光共聚焦显微镜对泥岩的成分、饱水后试样表面三维形貌变化进行测试，揭示

2、了水作用下泥岩形貌的变化规律，分析了泥岩崩解的微观机理。研究表明：试样表面的裂纹数目、宽度随饱水时间的增加而增加；泥岩的崩解主要受饱水过程中产生的次生孔隙和裂纹／孔隙表面受到的楔裂压力影响，总次生孔隙主要由水化学作用产生的次生孔隙和水的冲刷、运移物理作用产生的次生孔隙构成，孔隙在楔裂压力的作用下相互扩展形成裂纹，裂纹相互贯穿使试样崩解。关键词：泥岩；次生孔隙；饱水；微观机理；崩解中图分类号：TU458．3文献标识码：A文章编号：1672—643X(2014)O1—0067—04Researchondisintegrationproce

3、ssandmicromechanismofmudstoneunderwateractionYANGJianlin一，WANGLaigui，LIXilin，DAIChangyi(a．CollegeofMechanicsandEngineering；b．CollegeofMaterialsScienceandEngineering；C．CollegeofArchitectureandEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，Fuxin123000，China)Abstract：Inordertostu

4、dythedisintegrationprocessandmicromechanismofmudstoneunderwaterae．tion，thepaperusedXraydiffractionandlaserscanningconfoealmicroscopytomeasurethecompositionofmudstoneandthechangeofthree-dimensionaltopographyafterwatersaturated，announcedthechangelawofmudstonetopographyand

5、analyzedthemicromechanismofmudstonedisintegration．Theresultsshowthatthequantityandwidthofcrackincreasewiththeincreaseofsaturationtime．Thedisintegrationofmudstoneiscausedbythesecondporosityandwedgingpressureinsaturationprocess．Thewholesec—ondporosityiscausedbythesecondpo

6、rosityresultsfromchemicaleffectofwaterandtheactionofwaterflushingandtransport．Crackisformedbywedgingpressureofporositysurfaceintheprocessofsatura—tion．Thesampleisdisintegratedbecauseofcrackpenetrationeachother．Keywords：mudstone；secondaryporosity；saturation；micromechanis

7、m；disintegration在坝基、边坡、围岩和采矿等众多岩石(土)工的结构变化过程有助于解释宏观力学性质改变的原程中常常有水的参与，如雨水、地下水。许多岩石材因，从而为软岩工程的设计、施工和监测提供参考。料的力学性质随含水率的变化而改变¨J，尤其是软许多学者对软岩遇水后发生的变化进行了研岩，它的力学性质随含水率的变化急剧变化。所谓究。陈瑜等研究了水一岩相互作用对岩石表面微观软岩是指具有松、散、软、弱、易风化、崩解及膨胀特形貌的影响规律_6J。冯夏庭等研究了受环境侵蚀性或在高地应力作用下围岩稳定性难以控制的岩岩石的细观破裂过程¨J

8、。刘长武等研究了泥岩遇体_2J。软岩在天然状态形状完整、力学性能较好，水后宏观物理一力学性质的变化规律和遇水软化机若失水后再遇水短时间内就会发生膨胀、崩解和软理。张青龙等研究了富水软岩隧洞变形特征及化，力学性质急剧降低。