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内容简介

《泥岩物性与改性》系统论述我国煤系地层泥岩的物理力学性质及通过电化学和有机硅材料改性技术实现其工程特性强化的理论与方法。《泥岩物性与改性》详细介绍煤系泥岩的典型工程危害及矿物学特征、表面性质与孔裂隙特征、力学性质、泥化与崩解以及胀缩性等与工程特性密切相关的物理力学性质，系统阐述采用电化学和有机硅材料改性技术强化泥岩工程特性的研究思路方法及软岩巷道围岩的改性加固技术等。

目录

《博士后文库》序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 泥岩的工程特征 2
1.1.1 泥岩的强度特性 2
1.1.2 泥岩的变形特性 3
1.1.3 泥岩的水理特性 4
1.2 软岩工程稳定性控制方法及局限性 7
1.3 泥岩改性的基本思路 8
1.3.1 电化学改性技术的发展 9
1.3.2 有机硅材料改性技术的发展 10
参考文献 12
第2章 泥岩的典型工程危害及矿物学特征 16
2.1 泥岩的工程危害 16
2.2 煤系地层泥岩的成因 20
2.2.1 泥岩所含黏土矿物 20
2.2.2 黏土矿物成因分析 23
2.3 泥岩的物质组成 25
参考文献 32
第3章 泥岩的表面性质与孔裂隙特征 34
3.1 泥岩的表面凹凸形貌特征 34
3.2 泥岩的表面性质 38
3.2.1 表面润湿性 38
3.2.2 表面能 41
3.2.3 表面官能团 42
3.2.4 表面电性 42
3.3 泥岩的孔裂隙特征 45
3.3.1 孔隙分类与测定方法 45
3.3.2 显微孔裂隙形态特征 46
3.3.3 孔裂隙分布特征 49
3.4 孔裂隙与吸水性的关系 50
参考文献 51
第4章 泥岩的力学性质 53
4.1 泥岩的单轴压缩 53
4.1.1 单轴压缩的全程应力-应变曲线 53
4.1.2 单轴压缩的破坏形式 55
4.1.3 峰后残余强度与支护的相互关系 55
4.2 泥岩的巴西劈裂 56
4.2.1 巴西劈裂的载荷-位移曲线 56
4.2.2 巴西劈裂的破坏形式 57
4.3 泥岩的压剪破坏 58
4.3.1 变角剪切压模试验 58
4.3.2 压剪破坏的裂隙演化规律 62
4.3.3 压剪破坏破裂块体的分形特征 64
参考文献 67
第5章 泥岩的泥化与崩解 68
5.1 泥岩的泥化特性 68
5.2 泥岩的耐崩解性 69
5.2.1 实验样品与方法 69
5.2.2 崩解循环对岩样形态的影响 71
5.2.3 崩解循环对耐崩解性指数的影响 72
5.2.4 耐崩解性差异产生机理分析 75
5.3 泥岩的泥化崩解机理 75
5.3.1 泥岩的泥化机理 75
5.3.2 泥岩的崩解机理 77
参考文献 79
第6章 泥岩的胀缩性 80
6.1 试验岩样与方法 81
6.1.1 试验岩样 81
6.1.2 试样制备 81
6.1.3 试验装置 82
6.1.4 试验方案 83
6.2 泥岩膨胀各向异性 84
6.2.1 膨胀变形随层理面方位的变化规律 84
6.2.2 膨胀各向异性形成机理 85
6.3 水化学环境变化对膨胀性的影响 87
6.3.1 溶液浓度变化 87
6.3.2 阳离子价位变化 88
6.3.3 化学路径 93
6.4 泥岩的循环胀缩特性 94
6.4.1 胀缩变形随循环次数的变化规律 94
6.4.2 泥岩循环胀缩特性的形成机理 96
6.5 关于泥岩胀缩性的讨论 97
参考文献 98
第7章 泥岩的电化学改性 100
7.1 改性前后泥岩的零电荷点与电荷密度 100
7.1.1 电位滴定(PT)法 100
7.1.2 电位滴定法测定零电势点的理论探讨 101
7.1.3 零电势点的测定结果与分析 102
7.2 改性前后泥岩的ζ电位和等电点 105
7.3 改性前后泥岩颗粒沉降与体积膨胀性 106
7.3.1 试验岩样与方法 106
7.3.2 试验现象及其机理解释 108
7.3.3 蒸馏水中电化学作用对泥岩颗粒沉降与膨胀性的影响 109
7.3.4 溶液浓度对泥岩颗粒沉降与膨胀性的影响 111
7.3.5 加电时机对泥岩颗粒沉降与膨胀性的影响 113
7.3.6 电位梯度对泥岩颗粒沉降与膨胀性的影响 114
7.3.7 电化学作用过程中岩样电流强度和温度的变化 115
7.4 改性前后泥岩矿物成分含量与晶体结构 116
7.4.1 溶液浓度变化对泥岩矿物成分含量的影响 117
7.4.2 溶液浓度变化对泥岩新生矿物及其含量的影响 119
7.4.3 溶液浓度变化对泥岩矿物晶层间距的影响 119
7.4.4 溶液浓度变化对泥岩矿物晶粒大小的影响 120
7.5 改性前后泥岩孔裂隙与强度 122
7.5.1 试验岩样与方法 122
7.5.2 典型试验现象 123
7.5.3 温度变化 125
7.5.4 孔隙变化 127
7.5.5 显微结构变化 129
7.5.6 单轴抗压强度变化 132
7.6 泥岩电化学改性的物理模拟 133
7.6.1 试验装置与试验过程 133
7.6.2 试验现象 135
7.6.3 电极腐蚀与新生矿物 136
7.6.4 电流变化与电流降低率 138
7.6.5 电阻率变化 138
7.6.6 单轴抗压强度变化 140
7.6.7 泥岩电化学作用机理分析 142
7.6.8 电阻率与单轴抗压强度的相关性 143
7.6.9 存在问题与讨论 143
7.7 电化学改性巷道围岩电极布置方式 144
7.7.1 现有电极布置方式及存在问题 144
7.7.2 改进后的电极布置方式及合理性分析 146
参考文献 148
第8章 泥(砂)岩的有机硅材料改性 150
8.1 有机硅材料改性软岩思路的递进演化 150
8.2 有机硅材料改性泥岩的物性演化规律 151
8.2.1 试验岩样与改性材料 151
8.2.2 改性前后泥岩物性变化规律 151
8.2.3 改性机理分析 158
8.2.4 讨论 158
8.3 有机硅材料改性砂岩的强度与ζ电位变化规律 159
8.3.1 改性材料与试验岩样及方案 159
8.3.2 改性前后砂岩强度变化规律 160
8.3.3 改性前后砂岩ζ电位变化规律 164
8.3.4 改性机理分析与讨论 166
8.4 有机硅材料改性软岩的工业试验 166
8.4.1 试验巷道的基本情况 166
8.4.2 巷道变形破坏特征及机理分析 168
8.4.3 巷道支护方案 169
8.4.4 效果检验与经济效益分析 170
参考文献 174
编后记 175
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