摘要：基于澜沧铅矿凝灰岩的快速膨胀垮塌并失去强度的工程背景,较系统地讨论了凝灰岩的膨胀垮塌机制。主要从凝灰岩的化学反应、微观结构、物质因素、防塌钻井液及防塌机制等方面来研究。具体研究内容如下：（1）通过凝灰岩与化学试剂的反应研究了凝灰岩的膨胀垮塌机制。化学反应研究贯穿整个研究过程。分别进行了广泛的化学反应实验研究、盐定向实验研究及防塌钻井液应用研究,获得的防塌钻井液配方将凝灰岩的稳定时间由水中2 min完全分解提高到15 d以上仍保持稳定,通过结合防塌钻井液来研究凝灰岩的分解垮塌机制,达到了应用和理论研究相互支持的目的。化学研究中还讨论了化学水合结晶的膨胀作用及阴离子的防塌作用。研究结果表明：凝灰岩中离子的溶出与凝灰岩的分解垮塌密切相关,饱和NaCl溶液能阻止凝灰岩中的离子溶解进而有效防止凝灰岩垮塌;钻井液中的NaOH和可溶淀粉成分对凝灰岩垮塌有重要的抑制作用,使用就地取材的凝灰岩滤液为基液可提升防塌性能,不宜使用防盐结晶的添加剂;化学水合结晶在长期湿润的地下存在并可导致一定的凝灰岩膨胀,但水合结晶膨胀不普遍,不是凝灰岩快速膨胀垮塌的主要原因;防止澜沧凝灰岩分解垮塌的阴离子应以卤族阴离子中的Cl-和Br-为佳。（2）由凝灰岩的微观结构和物理性质研究了凝灰岩遇水快速膨胀的原因。除分析了凝灰岩的粒度、孔隙、裂缝等物性外,主要使用扫描电镜观察。对比干凝灰岩、缓慢吸水凝灰岩及快速吸水凝灰岩样品的结构变化,研究了微观结构对凝灰岩膨胀垮塌的作用、凝灰岩遇水时裂缝孔隙的变化、水在凝灰岩内的流动及毛细管力和模型等问题。微观结构研究表明：凝灰岩中的粒度分布不均匀,总体较细,但含有对钻井卡钻有极大影响的致密坚硬的大岩块;凝�

关键词：岩石力学 凝灰岩 膨胀 垮塌 机制 

单位：昆明理工大学计算中心 云南昆明650093