硅溶胶物性及其注浆改性泥岩的试验研究

摘要

基于硅溶胶黏度与凝胶时间、润湿性与亲和力、凝胶体形变以及强度等物性表征,自主研制稳压注浆实验系统,研究硅溶胶在泥岩中的注浆渗透规律以及注浆改性泥岩的强度、孔裂隙及渗透性演化规律。研究结果表明:加入催化剂后硅溶胶黏度随时间延长呈复合指数关系递增,凝胶时间与其SiO2,Na2O含量和催化剂用量有关,SiO2,Na2O含量和催化剂用量越小所需时间越长;硅溶胶凝胶后存在一定的干缩现象,养护环境湿度越小干缩越严重;凝胶体的应力-应变曲线与岩石类材料相似,存在峰前应力跌落和峰后应力分级跌落现象,随养护时间延长,凝胶体强度增加,破坏时脆性特征愈发明显;注浆后岩样的单轴抗压强度不同程度降低,且与注浆压力和时间负相关,相同条件下,随硅溶胶内SiO2,Na2O含量增加强度增大;破坏形式由注浆前的剪切劈裂破坏为主转变为注浆后的剪切滑移破坏、折断破坏和鼓形破坏等多种破坏形式共存。注浆前后岩样孔隙形态分布变化不大,但孔径大于20 nm孔隙的孔容小于注浆前,渗透率显著降低。