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內容簡介

《泥岩物性與改性》係統論述我國煤係地層泥岩的物理力學性質及通過電化學和有機矽材料改性技術實現其工程特性強化的理論與方法。《泥岩物性與改性》詳細介紹煤係泥岩的典型工程危害及礦物學特徵、錶麵性質與孔裂隙特徵、力學性質、泥化與崩解以及脹縮性等與工程特性密切相關的物理力學性質，係統闡述采用電化學和有機矽材料改性技術強化泥岩工程特性的研究思路方法及軟岩巷道圍岩的改性加固技術等。

目錄

《博士後文庫》序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 泥岩的工程特徵 2
1.1.1 泥岩的強度特性 2
1.1.2 泥岩的變形特性 3
1.1.3 泥岩的水理特性 4
1.2 軟岩工程穩定性控製方法及局限性 7
1.3 泥岩改性的基本思路 8
1.3.1 電化學改性技術的發展 9
1.3.2 有機矽材料改性技術的發展 10
參考文獻 12
第2章 泥岩的典型工程危害及礦物學特徵 16
2.1 泥岩的工程危害 16
2.2 煤係地層泥岩的成因 20
2.2.1 泥岩所含黏土礦物 20
2.2.2 黏土礦物成因分析 23
2.3 泥岩的物質組成 25
參考文獻 32
第3章 泥岩的錶麵性質與孔裂隙特徵 34
3.1 泥岩的錶麵凹凸形貌特徵 34
3.2 泥岩的錶麵性質 38
3.2.1 錶麵潤濕性 38
3.2.2 錶麵能 41
3.2.3 錶麵官能團 42
3.2.4 錶麵電性 42
3.3 泥岩的孔裂隙特徵 45
3.3.1 孔隙分類與測定方法 45
3.3.2 顯微孔裂隙形態特徵 46
3.3.3 孔裂隙分布特徵 49
3.4 孔裂隙與吸水性的關係 50
參考文獻 51
第4章 泥岩的力學性質 53
4.1 泥岩的單軸壓縮 53
4.1.1 單軸壓縮的全程應力-應變麯綫 53
4.1.2 單軸壓縮的破壞形式 55
4.1.3 峰後殘餘強度與支護的相互關係 55
4.2 泥岩的巴西劈裂 56
4.2.1 巴西劈裂的載荷-位移麯綫 56
4.2.2 巴西劈裂的破壞形式 57
4.3 泥岩的壓剪破壞 58
4.3.1 變角剪切壓模試驗 58
4.3.2 壓剪破壞的裂隙演化規律 62
4.3.3 壓剪破壞破裂塊體的分形特徵 64
參考文獻 67
第5章 泥岩的泥化與崩解 68
5.1 泥岩的泥化特性 68
5.2 泥岩的耐崩解性 69
5.2.1 實驗樣品與方法 69
5.2.2 崩解循環對岩樣形態的影響 71
5.2.3 崩解循環對耐崩解性指數的影響 72
5.2.4 耐崩解性差異産生機理分析 75
5.3 泥岩的泥化崩解機理 75
5.3.1 泥岩的泥化機理 75
5.3.2 泥岩的崩解機理 77
參考文獻 79
第6章 泥岩的脹縮性 80
6.1 試驗岩樣與方法 81
6.1.1 試驗岩樣 81
6.1.2 試樣製備 81
6.1.3 試驗裝置 82
6.1.4 試驗方案 83
6.2 泥岩膨脹各嚮異性 84
6.2.1 膨脹變形隨層理麵方位的變化規律 84
6.2.2 膨脹各嚮異性形成機理 85
6.3 水化學環境變化對膨脹性的影響 87
6.3.1 溶液濃度變化 87
6.3.2 陽離子價位變化 88
6.3.3 化學路徑 93
6.4 泥岩的循環脹縮特性 94
6.4.1 脹縮變形隨循環次數的變化規律 94
6.4.2 泥岩循環脹縮特性的形成機理 96
6.5 關於泥岩脹縮性的討論 97
參考文獻 98
第7章 泥岩的電化學改性 100
7.1 改性前後泥岩的零電荷點與電荷密度 100
7.1.1 電位滴定(PT)法 100
7.1.2 電位滴定法測定零電勢點的理論探討 101
7.1.3 零電勢點的測定結果與分析 102
7.2 改性前後泥岩的ζ電位和等電點 105
7.3 改性前後泥岩顆粒沉降與體積膨脹性 106
7.3.1 試驗岩樣與方法 106
7.3.2 試驗現象及其機理解釋 108
7.3.3 蒸餾水中電化學作用對泥岩顆粒沉降與膨脹性的影響 109
7.3.4 溶液濃度對泥岩顆粒沉降與膨脹性的影響 111
7.3.5 加電時機對泥岩顆粒沉降與膨脹性的影響 113
7.3.6 電位梯度對泥岩顆粒沉降與膨脹性的影響 114
7.3.7 電化學作用過程中岩樣電流強度和溫度的變化 115
7.4 改性前後泥岩礦物成分含量與晶體結構 116
7.4.1 溶液濃度變化對泥岩礦物成分含量的影響 117
7.4.2 溶液濃度變化對泥岩新生礦物及其含量的影響 119
7.4.3 溶液濃度變化對泥岩礦物晶層間距的影響 119
7.4.4 溶液濃度變化對泥岩礦物晶粒大小的影響 120
7.5 改性前後泥岩孔裂隙與強度 122
7.5.1 試驗岩樣與方法 122
7.5.2 典型試驗現象 123
7.5.3 溫度變化 125
7.5.4 孔隙變化 127
7.5.5 顯微結構變化 129
7.5.6 單軸抗壓強度變化 132
7.6 泥岩電化學改性的物理模擬 133
7.6.1 試驗裝置與試驗過程 133
7.6.2 試驗現象 135
7.6.3 電極腐蝕與新生礦物 136
7.6.4 電流變化與電流降低率 138
7.6.5 電阻率變化 138
7.6.6 單軸抗壓強度變化 140
7.6.7 泥岩電化學作用機理分析 142
7.6.8 電阻率與單軸抗壓強度的相關性 143
7.6.9 存在問題與討論 143
7.7 電化學改性巷道圍岩電極布置方式 144
7.7.1 現有電極布置方式及存在問題 144
7.7.2 改進後的電極布置方式及閤理性分析 146
參考文獻 148
第8章 泥(砂)岩的有機矽材料改性 150
8.1 有機矽材料改性軟岩思路的遞進演化 150
8.2 有機矽材料改性泥岩的物性演化規律 151
8.2.1 試驗岩樣與改性材料 151
8.2.2 改性前後泥岩物性變化規律 151
8.2.3 改性機理分析 158
8.2.4 討論 158
8.3 有機矽材料改性砂岩的強度與ζ電位變化規律 159
8.3.1 改性材料與試驗岩樣及方案 159
8.3.2 改性前後砂岩強度變化規律 160
8.3.3 改性前後砂岩ζ電位變化規律 164
8.3.4 改性機理分析與討論 166
8.4 有機矽材料改性軟岩的工業試驗 166
8.4.1 試驗巷道的基本情況 166
8.4.2 巷道變形破壞特徵及機理分析 168
8.4.3 巷道支護方案 169
8.4.4 效果檢驗與經濟效益分析 170
參考文獻 174
編後記 175
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