盐水浸泡作用下石膏岩力学特性试验研究.PDFVIP

第 29 卷 第 6 期 岩石力学与工程学报 Vol.29 No.6 2010 年 6 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering June ，2010 盐水浸泡作用下石膏岩力学特性试验研究 梁卫国，张传达，高红波，徐素国，杨晓琴 (太原理工大学 采矿工艺研究所，山西 太原 030024) 摘要：为研究盐岩溶腔油气储库建造过程中，盐溶液对石膏夹层的侵蚀效应，在实验室对自然状态(干试件) 、饱和 与半饱和盐溶液中浸泡 20 d 的石膏(湿试件)进行单调单轴压缩与小幅反复加卸载作用方式下的单轴压缩试验，初 步揭示石膏在这一特殊条件下的力学特性。研究结果表明：反复加卸载使石膏单轴抗压强度由单调加载条件下的 14.6 MPa 降至 12.3 MPa，降幅 15.8%，而峰值强度所对应轴向应变也从 0.39%降为0.19%，反复加卸载使得石膏 的强度与变形均有所降低，但弹性模量基本不变。在反复加卸载作用方式下，与干试件强度相比，在饱和与半饱 和盐水中浸泡 20 d 之后的石膏强度并未降低，说明盐水对石膏侵蚀作用不明显。在盐溶液中浸泡之后试件变形能 力增强，与干试件情形相比，增幅高达 73%～147%，相应弹性模量也从干试件的 6.6 GPa 分别降为 4.5 和 2.8 GPa 。 由于结构致密、孔隙率低，加之化学成分为难溶物质，在常温及酸性化学溶液作用下，石膏晶体在细观结构上未 受到盐溶液的侵蚀损伤，强度并不随溶液浸泡作用而降低。但是，20 d 浸泡作用下有少量溶液由表及里的浸入， 从而使石膏变形呈软化趋势，且随溶液浓度不同而不同。在层状盐岩矿床油气储库建造及运营过程中，对石膏夹 层的这一力学特性变化应予以考虑。所获得的结果对揭示石膏力学特性及指导层状盐岩溶腔油气储库建造具有重 要意义与价值。 关键词：岩石力学；石膏；力学特性；盐水浸泡；水–岩作用；循环载荷 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2010)06 –1156 –08 EXPERIMENTAL STUDY OF MECHANICAL PROPERTIES OF GYPSUM SATURATED IN BRINE LIANG Weiguo ，ZHANG Chuanda ，GAO Hongbo，XU Suguo ，YANG Xiaoqin (Institute of Mining Technology ，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China) Abstract ：In the laboratory，uniaxial compression experiments are carried out under monotone and cyclic loading states with gypsum specimens in dry，saturated and half-saturated states. The test results demonstrate that the peak strength of dry gypsum by cyclic loading is 12.3 MPa，strength decreasing of 15.8% at 14.6 MPa under monotone uniaxial compression. The strain of the specimens at peak strength also decreases from 0.39% under cyclic loading to 0.19