考虑时间效应的黑色页岩遇水三向宏微观膨胀力模型研究

摘要：

为研究黑色页岩遇水膨胀特性,开展物理力学性质、X衍射(XRD)测试以及三向侧限膨胀力试验,进一步基于黑色页岩中亲水性黏土矿物晶层膨胀与双电层理论及宏观物理力学性质,考虑页岩各向异性特征,提出考虑时间效应的分段式黑色页岩三向宏微观膨胀力本构模型,能较完备描述黑色页岩膨胀力发展过程.研究结果表明:黑色页岩遇水膨胀力发展过程服从幂指数关系,在遇水0～2 d内,膨胀力增长迅速,达到最大值70％,膨胀力遵循晶层膨胀关系;当遇水时间2～8 d,膨胀力增长20％,以黏粒扩散双电层膨胀为主;当遇水时间达到8 d后,膨胀力达到最大膨胀力的95％以上,膨胀过程基本达到稳定.同时,膨胀力发展表现出较强的各向异性,层理面法线方向(z方向)膨胀力最大,平行于层理面方向(x,y方向)的膨胀力分别约为法线方向的0.31,0.29倍.研究成果可为黑色页岩地区工程建设中的膨胀问题提供理论参考.

关键词：黑色页岩;膨胀力;本构模型;时间效应;三向膨胀;宏微观

所属期刊栏目：18

分类号：TU411.4(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金面上资助项目41672342

在线出版日期：2021-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2610-2619