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水分及冻融效应对页岩力学特性影响的试验研究
水分及冻融效应对页岩力学特性影响的试验研究
摘要：
本论文以水分及冻融效应对页岩力学特性的影响为研究对象，通过实验方法对页岩样品进行水分浸泡和冻融循环处理，研究了水分和冻融循环对页岩力学特性的影响规律。实验结果表明，水分含量的增加会导致页岩强度和刚度的降低，而冻融循环对页岩强度和刚度具有明显的影响。综合分析显示，水分及冻融效应对于页岩的力学特性有较大的影响，对于页岩的工程应用具有重要的指导意义。
关键词：页岩，水分，冻融效应，力学特性
引言：
页岩作为一种主要的油气资源储层，其开发利用具有重要的意义。然而，由于页岩具有较强的微观孔隙结构和岩石基质互作用，其力学特性与传统岩石存在较大差异。水分及冻融效应是影响岩石力学特性的重要因素之一，对于研究页岩的力学特性具有重要意义。本研究通过实验方法，对水分及冻融效应对页岩力学特性的影响规律进行了研究，旨在提供理论依据和技术支撑，为页岩的工程应用提供指导。
实验方法：
本实验选取了代表性的页岩样品，通过浸泡实验方法，使页岩样品达到不同的水分含量。同时，通过冻融循环处理，模拟真实环境下页岩的冻融状态，从而观察水分和冻融对于页岩力学特性的影响。
实验结果与分析：
实验结果显示，在水分浸泡实验中，随着水分含量的增加，页岩的强度和刚度明显降低。这是由于水分进入页岩孔隙结构，并与页岩颗粒形成水膜，降低了页岩颗粒间的摩擦力，导致页岩的强度和刚度下降。此外，水分的存在还会使得页岩样品的孔隙率增加，导致岩石的透水性增加。
在冻融循环实验中，页岩的强度和刚度受到冻融效应的显著影响。冻融循环过程中，水在冻结过程中膨胀，使岩石颗粒产生应力，导致岩石疏松和破裂。冻结过程中形成的冰晶也会对页岩样品造成破坏，降低页岩的强度。同时，在冻结融化过程中，冰晶的形成和融化会引起岩石孔隙结构的变化，进一步影响页岩的力学特性。
综合分析显示，水分及冻融效应对于页岩力学特性具有明显的影响。水分的存在会降低页岩的强度和刚度，增加页岩的透水性。而冻融循环会导致页岩的疏松和破裂，降低页岩的强度。
结论：
水分及冻融效应对于页岩的力学特性具有重要的影响。水分的存在会降低页岩的强度和刚度，挤压水分会导致岩石样品的破裂和疏松，使得岩石孔隙率增加。冻融循环会导致页岩的疏松和破碎，降低岩石的强度和刚度。本研究的实验结果可为页岩工程应用提供参考，为页岩的力学特性研究提供理论依据。
参考文献：
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[2]王总胜，黄元正，闫永军.冻融循环对石膏土力学特性影响的试验研究[J].岩土工程学报，2020，42（9）：670-675.