內(nèi)蒙古塔木素地區(qū)粘土巖力學特性研究.pdf

1、粘土巖是高放廢物地質(zhì)處置庫的重要候選圍巖之一，內(nèi)蒙古巴音戈壁盆地塔木素地區(qū)是我國高放廢物地質(zhì)處置粘土巖場址的重點篩選區(qū)域，粘土巖的物理性能及力學特性是評價候選圍巖場址中重要的參數(shù)之一。本文通過試驗研究了巴音戈壁盆地塔木素地區(qū)粘土巖的物理化學性能及力學性能，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)探討了該粘土巖的力學特性的產(chǎn)生機理，分析其產(chǎn)生的原因。主要獲得以下幾點認識：
　　（1）塔木素粘土巖宏觀特征上表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)致密，巖石固結(jié)程度非常高。巖石主要由粘土礦物、

2、鈉長石、白云石以及方沸石組成，礦物顆粒細小，分布均勻。
　　（2）通過試驗研究得到塔木素地區(qū)粘土巖的天然含水率為1.11～2.52%、天然塊體密度為2.25～2.65 g/cm3、顆粒密度為2.41～2.72 g/cm3、孔隙率為2.58～6.64%。該粘土巖的吸附性能優(yōu)異，巖土材料的比表面積為10.24～39.78 m2/g之間。該粘土巖的滲透系數(shù)為10-8～10-9 cm/s，滲透率為10-13～10-14 cm2，屬于極微透

3、水的巖土材料。該粘土巖各方面特性滿足高放廢物處置庫的基本要求。
　?。?）塔木素地區(qū)粘土巖具有較高的聲波速度、點荷載強度、抗拉強度和單軸抗壓強度，并且其聲波速度、抗拉強度、單軸抗壓強度均與塊體密度表現(xiàn)出良好的正相關(guān)性。由于粘土巖本身的結(jié)構(gòu)非常致密，其力學強度的變化趨勢與埋深沒有顯著的相關(guān)性。通過熱—力耦合條件下的三軸試驗，發(fā)現(xiàn)該粘土巖的力學強度和變形會隨著圍壓的增加而增加，破壞后峰值應(yīng)力迅速下降，并伴有體積的迅速膨脹現(xiàn)象，呈現(xiàn)應(yīng)變

4、軟化特征，巖石中的裂隙屬于非穩(wěn)定破裂傳播，變形屬于脆性破壞的特征；此外由于粘土礦物受到溫度條件的影響，導(dǎo)致該巖石的力學強度會隨著溫度的升高而下降，并在90℃、30MPa圍壓條件下呈現(xiàn)出明顯的塑性變形特征。
　?。?）通過FLAC3D模擬塔木素粘土巖在受力后的變性特征，并記錄在加載過程中巖石材料所發(fā)生的位移變化。再與實際試驗中的所記錄的結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者有類似的變化趨勢，說明摩爾-庫倫本構(gòu)模型及相關(guān)的材料參數(shù)在一定程度上能夠反映