泥巖電化學改性的試驗研究.pdf

1、泥巖是煤系地層沉積巖中一種主要的構成巖，其主要礦物成分有黏土礦物、碎屑礦物和后生礦物等，而黏土礦物含量所占的比例能達到40％以上。由于泥巖中含有大量的黏土礦物，其物理化學特性容易受到水、濕度、溫度和壓力等環(huán)境因素的影響，特別地，當遇水時能表現(xiàn)出極強的吸水膨脹能力，容易發(fā)生軟化崩解現(xiàn)象。近些年，隨著我國經(jīng)濟的快速增長，工程領域建設也加快了步伐，由于泥巖本身所具有的特性，對工程的穩(wěn)定性將會產(chǎn)生巨大的影響，從而造成極大的經(jīng)濟損失。因此，力求探

2、索出一種能改變泥巖本身的物理化學特性的方法，對于提高軟巖工程的長久安全穩(wěn)定是非常必要的。
　　本文采用富含黏土礦物的山東洼里煤礦底板泥質頁巖作為研究對象，深入分析泥質頁巖的物化特性和直流電作用下的電滲流機理，通過運用電化學方法對泥質頁巖進行改性，并進一步完成了泥質頁巖的膨脹試驗、泥質頁巖的剪切破壞試驗和相似模擬試驗，取得了幾點成果。主要內容包括：⑴系統(tǒng)地研究了各種雙電層的模型及理論，并對電化學作用泥巖過程中的電解、電滲流、電動和電

3、泳等機理進行了探討。⑵通過開展的不同電位梯度作用下重塑樣的膨脹試驗，發(fā)現(xiàn)電化學作用確實對巖樣的膨脹性起到了抑制作用。當電位梯度為0.5V·cm-1時，重塑樣最終膨脹率最小，因此0.5V·cm-1為最佳電化學改性的電位梯度。⑶通過開展泥質頁巖的剪切破壞試驗，可知電化學作用后的重塑樣，其平均抗拉強度在一定程度均得到了增強，其增強的范圍為23.08％～50.58％，其中電位梯度為0.5V·cm-1的電場作用效果最為明顯。⑷通過開展相似模擬試驗