深部煤系页岩吸水及软化效应微观机理研究

作     者：张娜 王水兵 何枭 李家斌 高伟皓 Zhang Na;Wang Shuibing;He Xiao;Li Jiabin;Gao Weihao

作者机构：深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 

出 版 物：《矿业科学学报》 (Journal of Mining Science and Technology)

年 卷 期：2019年第4卷第4期

页      面：308-317页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(41502264) 中央高校基本科研业务费专项资金(2010QL07) 中国矿业大学(北京)大学生创新训练(C201706340) 

主　　题：深部软岩 吸水性 软化效应 黏土矿物 微观结构 

摘      要：采用自主研发的深部软岩水理作用智能测试系统,对采自辽宁沈阳大强煤矿的页岩样品进行了不同水压条件下的吸水实验,并对吸水前后的页岩试样进行了X射线衍射实验、压汞实验、电子扫描电镜实验以及单轴压缩实验。研究结果表明:①页岩试样的吸水率随吸水时间增长而显著增加,而吸水速率则随吸水时间增长显著下降,吸水曲线均可以通过指数函数拟合;②不同水压条件下页岩试样吸水能力差异显著,水压能显著提高页岩试样的吸水率;③页岩试样的吸水能力与黏土矿物含量之间存在正相关关系,黏土矿物特别是伊利石在页岩试样的吸水过程中起着重要作用;④页岩试样的吸水能力与有效孔隙率之间存在负相关关系,这种关系的内在原因与其微观孔隙结构密切相关;⑤水化页岩试样的单轴抗压强度与其含水率之间呈线性负相关关系,吸水后岩石内部孔隙率的增加是导致页岩试样吸水之后强度衰减的重要原因之一。