泥巖細(xì)觀力學(xué)特性及其遇水弱化規(guī)律研究
發(fā)布時間：2020-12-08 14:42
作為一種廣泛分布的巖體,泥巖具有干燥堅硬如石,遇水崩解成泥的特性,顯著影響工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。泥巖是由粘土礦物和碎屑礦物構(gòu)成的非均質(zhì)體,礦物組分的性質(zhì)影響泥巖的力學(xué)特性。論文從礦物組分入手、從細(xì)觀尺度切入,研究了泥巖細(xì)觀力學(xué)特性及其遇水弱化規(guī)律。先后進(jìn)行了典型泥巖礦物組分測試實驗、礦物組分細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)研究、礦物組分對力學(xué)性質(zhì)影響規(guī)律模擬和特征粘土礦物組分的遇水弱化規(guī)律理論分析;開展了從泥質(zhì)工程到泥巖體,再到泥巖礦物組分,最后立足特征粘土礦物的一系列研究工作。典型泥巖細(xì)觀組構(gòu)分析以東歡坨礦業(yè)公司-690 m軌道大巷頂板泥巖為研究對象,泥巖是由粘土礦物和碎屑礦物構(gòu)成的非均質(zhì)巖體,粘土礦物含量達(dá)87.77%,以蒙脫石為主;粘土礦物含量高導(dǎo)致泥巖具有軟弱和遇水弱化特征,影響巷道圍巖穩(wěn)定性。同時,泥巖礦物顆粒之間存在微小孔隙和裂隙。泥巖細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)研究采用納米壓痕技術(shù),細(xì)觀界定為泥巖礦物顆粒組分。泥巖不同礦物顆粒組分之間的硬度、彈性模量和斷裂韌度不同。納米壓痕力學(xué)參數(shù)與礦物組分具有關(guān)聯(lián)性,提出采用混合高斯模型（Mixtures of Gaussians）表征泥巖力學(xué)參數(shù)分布規(guī)律的方法�；旌细咚鼓Ｐ偷�...
【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：95 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
硅-氧四面體和硅片
簡化圖可以用圖 1-1（b）表示。鋁片的基本單元則是鋁-氫氧八面體，由一個鋁離子和六個氫氧離子所構(gòu)成，如圖1-2（a）所示，4 個八面體組成一個鋁片，每個氫氧離子都被相鄰兩個鋁離子所共有，簡化圖可以用圖 1-2（b）表示。按照硅片和鋁片的堆疊形式不同，粘土礦物主要分為高嶺石、伊利石和蒙脫石三種類型。（a）硅-氧四面體 （b）硅片圖 1-1 硅-氧四面體和硅片F(xiàn)igure 1-1 Silicon-oxygen tetrahedron and silicon sheet（a）鋁-氫氧八面體 （b）鋁片圖 1-2 鋁-氫氧八面體和鋁片F(xiàn)igure 1-2Aluminum-hydrogen octahedron and aluminum sheet高嶺石是由一個硅片和一個鋁片上下堆疊而成。如圖 1-3（a）所示。這種晶格結(jié)構(gòu)稱為 1:1 的兩層結(jié)構(gòu)。兩層結(jié)構(gòu)的最大特點是晶層之間通過 O2-與 OH-相互聯(lián)結(jié)，稱為氫鍵聯(lián)結(jié)。氫鍵的聯(lián)結(jié)力較強，晶格穩(wěn)定性較好，不能自由活動，水難以進(jìn)入晶格之間，是一種遇水較為穩(wěn)定的粘土礦物。晶層之間的聯(lián)結(jié)能力較強，能堆疊很多晶層，多達(dá)百個以上，成為一個顆粒。所以高嶺石的主要特征是
疊的晶層數(shù)較少。蒙脫石的主要特征是顆粒細(xì)微，具有顯縮的特性，或者說親水能力強。云母在堿性介質(zhì)中風(fēng)化的產(chǎn)物。它與蒙脫石相似，是由兩成的三層結(jié)構(gòu)，但是，伊利石晶層間有鉀離子聯(lián)結(jié)，如圖度弱于高嶺石而高于蒙脫石，其特征也介于兩者之間。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]現(xiàn)代土力學(xué)研究的新視野——宏微觀土力學(xué)[J]. 蔣明鏡. 巖土工程學(xué)報. 2019(02)
[2]基于“兩介質(zhì)-三界面”模型的散煤注漿固結(jié)宏細(xì)觀規(guī)律[J]. 李桂臣,孫長倫,孫元田,崔光俊,錢德雨. 煤炭學(xué)報. 2019(02)
[3]沖擊載荷作用下高溫砂巖動態(tài)力學(xué)性能試驗研究[J]. 平琦,吳明靜,袁璞,張歡. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2019(04)
[4]基于微米力學(xué)實驗的頁巖Ⅰ型斷裂韌度表征[J]. 韓強,屈展,葉正寅,董廣建. 力學(xué)學(xué)報. 2019(04)
[5]不同加載速率下砂巖彎曲破壞的細(xì)觀機理[J]. 李柯萱,李鐵. 爆炸與沖擊. 2019(04)
[6]利用納米壓痕實驗研究層理性頁巖巖石力學(xué)性質(zhì)——以渝東南酉陽地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組為例[J]. 時賢,蔣恕,盧雙舫,何治亮,李東杰,汪志璇,肖佃師. 石油勘探與開發(fā). 2019(01)
[7]干濕循環(huán)作用下紅砂巖動態(tài)拉伸力學(xué)性能試驗研究[J]. 杜彬,白海波,馬占國,李明,武光明. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2018(07)
[8]加載速率對煤系泥巖脆-延性轉(zhuǎn)變影響的試驗研究[J]. 張連英,張樹娟,茅獻(xiàn)彪,湯曉英,秦昊,李兵,李明. 采礦與安全工程學(xué)報. 2018(02)
[9]不同水損傷程度下泥巖斷裂力學(xué)特性試驗研究[J]. 楊健鋒,梁衛(wèi)國,陳躍都,黎力,廉浩杰. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(10)
[10]淺埋采場上覆巖層孔隙率的時空分布特征[J]. 武猛猛,王剛,王銳,李文鑫,褚翔宇. 煤炭學(xué)報. 2017(S1)
博士論文
[1]軟弱夾層頂板巷道圍巖穩(wěn)定與安全控制研究[D]. 李桂臣.中國礦業(yè)大學(xué) 2008
碩士論文
[1]水泥基材料納米壓痕技術(shù)微觀斷裂性能表征[D]. 馮瑩.浙江大學(xué) 2018
[2]耐溫聚合物性能評價及注入方式的研究[D]. 邱彪.東北石油大學(xué) 2015
本文編號：2905253
【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：95 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
硅-氧四面體和硅片
簡化圖可以用圖 1-1（b）表示。鋁片的基本單元則是鋁-氫氧八面體，由一個鋁離子和六個氫氧離子所構(gòu)成，如圖1-2（a）所示，4 個八面體組成一個鋁片，每個氫氧離子都被相鄰兩個鋁離子所共有，簡化圖可以用圖 1-2（b）表示。按照硅片和鋁片的堆疊形式不同，粘土礦物主要分為高嶺石、伊利石和蒙脫石三種類型。（a）硅-氧四面體 （b）硅片圖 1-1 硅-氧四面體和硅片F(xiàn)igure 1-1 Silicon-oxygen tetrahedron and silicon sheet（a）鋁-氫氧八面體 （b）鋁片圖 1-2 鋁-氫氧八面體和鋁片F(xiàn)igure 1-2Aluminum-hydrogen octahedron and aluminum sheet高嶺石是由一個硅片和一個鋁片上下堆疊而成。如圖 1-3（a）所示。這種晶格結(jié)構(gòu)稱為 1:1 的兩層結(jié)構(gòu)。兩層結(jié)構(gòu)的最大特點是晶層之間通過 O2-與 OH-相互聯(lián)結(jié)，稱為氫鍵聯(lián)結(jié)。氫鍵的聯(lián)結(jié)力較強，晶格穩(wěn)定性較好，不能自由活動，水難以進(jìn)入晶格之間，是一種遇水較為穩(wěn)定的粘土礦物。晶層之間的聯(lián)結(jié)能力較強，能堆疊很多晶層，多達(dá)百個以上，成為一個顆粒。所以高嶺石的主要特征是
疊的晶層數(shù)較少。蒙脫石的主要特征是顆粒細(xì)微，具有顯縮的特性，或者說親水能力強。云母在堿性介質(zhì)中風(fēng)化的產(chǎn)物。它與蒙脫石相似，是由兩成的三層結(jié)構(gòu)，但是，伊利石晶層間有鉀離子聯(lián)結(jié)，如圖度弱于高嶺石而高于蒙脫石，其特征也介于兩者之間。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]現(xiàn)代土力學(xué)研究的新視野——宏微觀土力學(xué)[J]. 蔣明鏡. 巖土工程學(xué)報. 2019(02)
[2]基于“兩介質(zhì)-三界面”模型的散煤注漿固結(jié)宏細(xì)觀規(guī)律[J]. 李桂臣,孫長倫,孫元田,崔光俊,錢德雨. 煤炭學(xué)報. 2019(02)
[3]沖擊載荷作用下高溫砂巖動態(tài)力學(xué)性能試驗研究[J]. 平琦,吳明靜,袁璞,張歡. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2019(04)
[4]基于微米力學(xué)實驗的頁巖Ⅰ型斷裂韌度表征[J]. 韓強,屈展,葉正寅,董廣建. 力學(xué)學(xué)報. 2019(04)
[5]不同加載速率下砂巖彎曲破壞的細(xì)觀機理[J]. 李柯萱,李鐵. 爆炸與沖擊. 2019(04)
[6]利用納米壓痕實驗研究層理性頁巖巖石力學(xué)性質(zhì)——以渝東南酉陽地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組為例[J]. 時賢,蔣恕,盧雙舫,何治亮,李東杰,汪志璇,肖佃師. 石油勘探與開發(fā). 2019(01)
[7]干濕循環(huán)作用下紅砂巖動態(tài)拉伸力學(xué)性能試驗研究[J]. 杜彬,白海波,馬占國,李明,武光明. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2018(07)
[8]加載速率對煤系泥巖脆-延性轉(zhuǎn)變影響的試驗研究[J]. 張連英,張樹娟,茅獻(xiàn)彪,湯曉英,秦昊,李兵,李明. 采礦與安全工程學(xué)報. 2018(02)
[9]不同水損傷程度下泥巖斷裂力學(xué)特性試驗研究[J]. 楊健鋒,梁衛(wèi)國,陳躍都,黎力,廉浩杰. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(10)
[10]淺埋采場上覆巖層孔隙率的時空分布特征[J]. 武猛猛,王剛,王銳,李文鑫,褚翔宇. 煤炭學(xué)報. 2017(S1)
博士論文
[1]軟弱夾層頂板巷道圍巖穩(wěn)定與安全控制研究[D]. 李桂臣.中國礦業(yè)大學(xué) 2008
碩士論文
[1]水泥基材料納米壓痕技術(shù)微觀斷裂性能表征[D]. 馮瑩.浙江大學(xué) 2018
[2]耐溫聚合物性能評價及注入方式的研究[D]. 邱彪.東北石油大學(xué) 2015
本文編號：2905253
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