不同饱水强度灰岩应变及微观孔隙分布特征研究

发布时间：2021-10-27 14:12

　　为揭示饱水强度对灰岩应变和微观孔隙分布特征的影响,对四组灰岩进行了强制饱水试验、单轴压缩试验、压汞试验,测得了应力—应变和压汞曲线。结果表明,与低饱水试样相比,高饱水灰岩的压密阶段相对延长而弹性阶段相对缩短;饱水强度显著降低了灰岩脆性而未对破坏类型造成较大影响,以剪切破坏为主;随饱水强度增加,平均峰值强度和平均弹性模量分别呈指数和对数衰减,闭合应力呈指数增加;进汞量—孔径曲线呈三次函数变化,小孔隙区域、中孔隙区域和大孔隙区域的孔径分界点为2 000、30 000nm,中型孔径孔隙决定孔隙度和损伤程度;单位质量进汞体积累计量随饱水强度呈一阶指数增加。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(09)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

平均波速与饱水强度关系

图2为不同饱水强度下的典型应力—应变曲线。由图2可知，不同饱水强度下的应力—应变曲线基本相似，均经历了压密、弹性、裂隙萌生和破坏四个阶段；由于强制饱和作用，灰岩强度被显著弱化，峰值强度随饱水强度增大而减小。(1）压密-OA阶段。随轴向应力加载，岩样内部原生孔隙及部分新生裂隙被压缩密实，应力—应变曲线缓慢上升。随饱水强度增大，水—岩作用引起内部孔隙数量、尺寸增大及矿物流失，软化效应导致压密阶段相对延长，进入弹性变形阶段的应变值逐渐滞后。可见饱水强度对应力—应变曲线的压密阶段具有显著影响，饱水强度越大，压密阶段下凸越明显，应变路径越长。

图3为不同饱水强度下的平均峰值强度（σc-av）、平均峰值应变（εc-av）与饱水强度（P）的关系曲线。由表2、图3(a）可知：(1)峰值强度随饱水强度的增大呈负向增长，表明灰岩的抵抗力逐渐减小；(2)0 MPa时，岩样C1～C3的峰值强度为105.45～124.66 MPa，平均峰值强度最大。3MPa时，岩样C4～C6的峰值强度为94.25～99.50MPa，平均峰值强度降低了14.89%；相比3、6MPa下的平均峰值强度降低了16.19%；相比6、9 MPa下的平均峰值强度下降了17.58%；相比0～3、6～9 MPa下的平均峰值强度降幅显著增加；(3)随饱水强度增大，平均峰值强度呈一阶指数衰减。初始状态（0 MPa）的灰岩，矿物颗粒紧密连接，结构强度高，相同应力下能承受较强的外部荷载而不发生破坏。随饱水强度增大，渗透水不断进入孔隙对孔隙壁和封闭孔隙产生润滑和贯通作用，导致溶蚀深度和水—岩接触面积增大，损伤加剧、裂隙扩展迅速，进而灰岩发生宏观破坏。

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同层面倾角下锦屏一级水电站左岸板岩坡体破坏模式及能量特征[J]. 徐岗,裴向军,何如许,刘明.  水电能源科学. 2020(02)
[2]渗透-应力耦合作用下灰岩压缩破坏及声发射特性分析[J]. 宋战平,程昀,杨腾添,霍润科,王军保,刘新荣,周冠南.  煤炭学报. 2019(09)
[3]多次干湿循环对红土裂隙性和力学特性影响[J]. 李焱,汤红英,邹晨阳.  南昌大学学报(工科版). 2018(03)
[4]干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验[J]. 徐志华,张国栋,孙钱程,吴豪,谈太溪.  中国公路学报. 2018(02)
[5]煤矿井下水力压裂技术及在围岩控制中的应用[J]. 康红普,冯彦军.  煤炭科学技术. 2017(01)
[6]水岩化学作用对黑色页岩的化学损伤及力学劣化试验研究[J]. 凌斯祥,巫锡勇,孙春卫,廖昕,任勇,李晓宁.  实验力学. 2016(04)
[7]不同岩性储层的微观孔隙特征[J]. 高树生,胡志明,刘华勋,叶礼友,安为国.  石油学报. 2016(02)
[8]干湿循环对泥质砂岩力学特性及其微细观结构影响研究[J]. 刘新荣,李栋梁,张梁,王震.  岩土工程学报. 2016(07)



本文编号：3461767