黑色頁巖遇水膨脹機理試驗研究.pdf

1、目前，對膨脹性巖土的研究比較常見，宏觀的膨脹特性試驗理論和數(shù)值分析方法比較成熟。但是對于黑色頁巖的膨脹特性并沒有深入系統(tǒng)的研究，尤其是從微觀角度進行試驗分析。因此有必要在當前相關(guān)學(xué)科的研究基礎(chǔ)上，對黑色頁巖的膨脹機理和膨脹本構(gòu)模型進行研究。本文分別從宏觀試驗、微觀試驗兩個方面出發(fā)，分析探討了黑色頁巖的膨脹特性，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　(1)微觀試驗方面:通過XRF試驗確定黑色頁巖內(nèi)部主要化學(xué)元素、化學(xué)成分，分析其在各風(fēng)

2、化階段變化情況;通過XRD試驗確定黑色頁巖內(nèi)部主要礦物成分，分析在不同風(fēng)化階段變化情況;通過SEM試驗分析黑色頁巖微觀形貌以及其在浸水后微觀形貌變化;通過TEM試驗分析黑色頁巖晶格像以及其在浸水后晶格像變化。由試驗結(jié)果可知黑色頁巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)在浸水后變得疏松、多孔，使得水分能夠充分進入到巖體內(nèi)部加快巖體的風(fēng)化，在風(fēng)化過程中有粘土礦物出現(xiàn)，而粘土礦物本身遇水體積增大;且黑色頁巖所含主要礦物在浸水后晶層間距逐漸增大，進而表現(xiàn)出膨脹特性。

3、　　(2)宏觀試驗方面:通過黑色頁巖無荷膨脹特性試驗，探討風(fēng)化時間段、浸泡溶液、浸泡溶液濃度對無荷膨脹特性的影響，得出黑色頁巖膨脹率隨巖體風(fēng)化時間的增長、浸泡溶液濃度的降低、浸泡溶液陽離子價的減小而增大的結(jié)論;通過有荷膨脹特性試驗，得出了上覆壓力越大膨脹率越大小的結(jié)論;通過膨脹力試驗，探討初始含水量、浸泡溶液、浸泡溶液濃度對膨脹力的影響，由試驗結(jié)果可知Ca2+相對于Na+離子膨脹力增長約為2.5％，而Fe3+相對于Ca2+離子的膨脹力增

4、長約為4.6％。0.01mol/lNaCl浸泡相對于0.05mol/lNaCl浸泡膨脹力增大了2.36％，0.05mol/lNaCl浸泡相對于0.1mol/lNaCl所得膨脹力增長了7.9％，得到了初始含水量越大，浸泡溶液濃度越大，浸泡溶液陽離子價越高，膨脹力越小的結(jié)論。
　　(3)結(jié)合宏觀試驗結(jié)果與微觀試驗結(jié)果，對黑色頁巖的膨脹機理進行闡述。并由宏觀膨脹力與晶層膨脹力關(guān)系，晶層膨脹力與晶層之間關(guān)系以及晶層間距與應(yīng)變之間的關(guān)系，推