富碱性水环境将降低围岩承载力,诱发巷道不均匀变形和塌方冒顶,威胁巷道施工安全。以富碱性水环境浸泡砂质泥岩为研究对象,利用单轴压缩试验(uniaxial compression,简称UC)和核磁共振测试技术(nuclear magnetic resonance,简称NMR)研究...富碱性水环境将降低围岩承载力,诱发巷道不均匀变形和塌方冒顶,威胁巷道施工安全。以富碱性水环境浸泡砂质泥岩为研究对象,利用单轴压缩试验(uniaxial compression,简称UC)和核磁共振测试技术(nuclear magnetic resonance,简称NMR)研究了不同pH溶液浸泡后砂质泥岩强度劣化和孔隙结构演化特征,构建了孔隙分形维数D与单轴抗压强度R_(c)之间的关联函数,揭示了碱性水环境下砂质泥岩细观结构演化特性和宏观强度劣化机制。结果表明:(1)随着p H值的增大,砂质泥岩中微孔(孔径r1≤0.01μm)和中孔(孔径0.01μm<r2≤1.00μm)不断扩展且逐渐发育为大孔(孔径r3>1.00μm),导致砂质泥岩单轴抗压强度的降低;(2)富碱性水环境下砂质泥岩孔隙结构呈多重分形结构,砂质泥岩的力学强度与其内部孔隙结构与分布形态密切相关。(3)随着pH值的增大,岩样沿轴向的破裂面逐渐增多,主破裂面附近出现了大量的次生裂纹,且有明显的剥落现象;(4)碱性水的溶蚀作用和砂质泥岩吸水膨胀效应是导致砂质泥岩细观孔隙结构演化和宏观强度劣化的根本原因。研究成果有助于提高富碱性水环境下软岩巷道围岩变形控制和工程灾害防治能力。展开更多
文摘富碱性水环境将降低围岩承载力,诱发巷道不均匀变形和塌方冒顶,威胁巷道施工安全。以富碱性水环境浸泡砂质泥岩为研究对象,利用单轴压缩试验(uniaxial compression,简称UC)和核磁共振测试技术(nuclear magnetic resonance,简称NMR)研究了不同pH溶液浸泡后砂质泥岩强度劣化和孔隙结构演化特征,构建了孔隙分形维数D与单轴抗压强度R_(c)之间的关联函数,揭示了碱性水环境下砂质泥岩细观结构演化特性和宏观强度劣化机制。结果表明:(1)随着p H值的增大,砂质泥岩中微孔(孔径r1≤0.01μm)和中孔(孔径0.01μm<r2≤1.00μm)不断扩展且逐渐发育为大孔(孔径r3>1.00μm),导致砂质泥岩单轴抗压强度的降低;(2)富碱性水环境下砂质泥岩孔隙结构呈多重分形结构,砂质泥岩的力学强度与其内部孔隙结构与分布形态密切相关。(3)随着pH值的增大,岩样沿轴向的破裂面逐渐增多,主破裂面附近出现了大量的次生裂纹,且有明显的剥落现象;(4)碱性水的溶蚀作用和砂质泥岩吸水膨胀效应是导致砂质泥岩细观孔隙结构演化和宏观强度劣化的根本原因。研究成果有助于提高富碱性水环境下软岩巷道围岩变形控制和工程灾害防治能力。
