水化作用下白垩系砂岩崩解特性及耗散能分析

摘要

白垩系砂岩沉积时间短,胶结程度差,在水化作用下极易发生崩解。选用湖北宜昌地区白垩系五龙组砂岩开展室内静态与动态崩解试验,分析了静动态崩解方式下白垩系砂岩的耐崩解指数的变化规律。通过测定崩解循环后不同粒径范围内崩解物颗粒质量百分含量的变化分析白垩系砂岩的崩解过程,采用电镜扫描试验观察崩解前后白垩系砂岩的镜下微观特征,根据崩解后崩解残留物的形态特征分析白垩系砂岩的崩解破坏模式,研究白垩系砂岩的崩解机理;从能量耗散的角度入手,引用表面能增量定量描述白垩系砂岩崩解过程中的破碎程度。结果表明:静态崩解下白垩系砂岩的耐崩解指数整体上低于动态崩解,随着崩解次数变大,小粒径颗粒(0.25~0.075 mm)的质量百分含量逐渐增加,最终趋于稳定;白垩系砂岩的崩解破坏主要是沿着节理裂隙面、颗粒胶结面以及微裂隙逐渐展开,随着崩解物粒径由大变小,与水的接触机会增多,且相应的裂隙扩展路径变短,崩解物破碎程度加大。采用表面能累计增量可以较好地反映白垩系砂岩在崩解过程中的破碎程度,表面能累计增量越大,崩解残留物越破碎,崩解程度越高。研究成果可为易崩解软岩地区岩土体工程性质评价提供理论参考。