摘要：为研究黑色页岩遇水膨胀特性,开展不同浸水时间黑色页岩X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮吸附孔径分布等微观试验,得到不同浸水时间条件下黑色页岩矿物成分、微观形貌、崩解特征、晶层间距及晶层膨胀力等膨胀特征微观变化规律。研究结果表明:黑色页岩遇水后,黏土化趋势显著,矿物组成中产生伊/蒙混层矿物;微观结构由较致密的片层状结构逐渐向不规则的团絮状结构过渡,并出现微观崩解现象;内部孔隙的孔径减小,微孔隙比例增加,出现黏土矿物的絮凝充填产生的0.3~2.0μm的微孔隙;针对白云母、伊利石及伊/蒙混层、绿泥石3种典型片状结构矿物系列的001晶面层间距、晶层间膨胀力进行计算得到,白云母系列矿物晶层间距增长最大,晶层间膨胀力增长124.4%,达92 k Pa;绿泥石系列矿物晶层间距增长次之,晶层间膨胀力增长111.8%,达72 k Pa;伊利石及伊/蒙混层系列矿物晶层间距增长最小,膨胀力增长96.4%,为55 k Pa。由此可见,晶层间膨胀作用力的增大会导致黑色页岩遇水容易产生崩解、软化。

关键词：岩石力学 黑色页岩 微观特征 晶层间距 晶层膨胀力 

单位：西南科技大学土木工程与建筑学院 西南交通大学地质工程系