遇水–风干循环作用下泥岩断裂的微观机制研究

为探讨泥岩在遇水–风干循环作用下断裂的微观机制,采用粉晶X射线衍射、力学性能测试和激光共聚焦显微镜等手段对泥岩进行表征,得到泥岩遇水后的成分变化、强度特征和遇水–风干循环作用下泥岩三维形貌的变化规律,分析泥岩在遇水–风干循环作用下断裂的微观机制。结果表明:泥岩遇水后部分钾长石变为高岭石;单轴抗压强度从5.31 MPa降为0 MPa;试样表面的裂纹数目、宽度随遇水–风干次数的增加而增加;伊利石黏粒遇水后水分子进入黏粒晶胞之间,引起晶格膨胀;黏粒表面吸附的水膜导致黏粒间距增加;泥岩遇水过程中在水的物理、化学作用下内部产生大量次生孔隙并且体积膨胀;风干过程中泥岩表层风干速度大于内部风干速度,表层局部黏粒富集区域体积收缩产生裂纹,随着遇水–风干循环次数的增加,泥岩内部裂纹的数量和尺寸逐渐增加,当裂纹贯穿试样时试样断裂。