泥質(zhì)白云巖物理力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)研究

張 毅

(貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

1 泥質(zhì)白云巖的定義

白云巖的礦物成分主要有碳酸鈣、碳酸鎂、二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂等。針對(duì)于白云巖的分類有很多種，泥質(zhì)白云巖是其中一種，它是由顆粒直徑d＜0.005mm 的白云石構(gòu)成，其相關(guān)的結(jié)構(gòu)比較均勻，大多數(shù)的泥質(zhì)白云巖都有微小的層理產(chǎn)狀，并且大多是原生白云巖[1]。

2 泥質(zhì)白云巖的物理性質(zhì)

泥質(zhì)白云巖的物理性質(zhì)是指巖石的含水率、容重、孔隙率等基本屬性[2-4]。

2.1 泥質(zhì)白云巖的含水率試驗(yàn)

1） 儀器設(shè)備

烘箱、干燥器、天平、稱量盒、水槽。

2） 試樣準(zhǔn)備

（1） 測(cè)定巖石天然含水率的試樣不僅需要現(xiàn)場(chǎng)采取，而且相關(guān)的試樣在采取、運(yùn)輸、保存和制備的過程中，巖石的含水率變化不要超過1%。

（2） 對(duì)于試驗(yàn)巖樣的質(zhì)量應(yīng)該滿足規(guī)范凡要求，控制在40g≤m≤200g。進(jìn)行試驗(yàn)的一組巖樣最少有5 個(gè)，本次試驗(yàn)共15 個(gè)巖樣。

3） 試驗(yàn)相關(guān)步驟

（1） 選取15 個(gè)稱量盒，然后將稱量盒放入烘箱內(nèi)烘干，將稱量盒放進(jìn)干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱取不同盒子的重量m0。

（2） 將巖樣放進(jìn)烘干至衡量的稱量盒內(nèi)，稱量烘干前的試驗(yàn)巖樣和稱量盒的總的質(zhì)量m1。

（3） 把稱量盒和巖樣共同放入烘箱中，試驗(yàn)設(shè)定的烘干溫度為105℃≦T≦110℃，巖樣的烘干時(shí)間為12≦h≦24。

（4） 將從烘箱中取出來的稱量盒放入到干燥器中降到室溫，稱量烘干后的試驗(yàn)巖樣和稱量盒的總的質(zhì)量m2。

（5） 待天然含水率試驗(yàn)結(jié)束后，將巖樣放入盛水容器中，分階段往水槽中注水，分別是注水至巖樣1/4 高度、1/2高度、3/4 高度，每個(gè)階段分別間隔2 個(gè)小時(shí)，6h 后將水加至高出巖樣頂部20mm，之后在等待48h。

（6） 取出浸泡巖樣，用濕布擦去巖樣表面的水分，稱量飽和巖樣質(zhì)量m3。

4） 試驗(yàn)結(jié)果

通過試驗(yàn)得出，泥質(zhì)白云巖的天然含水率在0.1%~0.6%，其飽和含水率在0.7%~2.1%，將得出的試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)采樣環(huán)境以及對(duì)試樣外觀的基本觀察結(jié)合分析，現(xiàn)場(chǎng)的泥質(zhì)白云巖偏向于砂質(zhì)泥巖的范疇。

2.2 泥質(zhì)白云巖容重試驗(yàn)

1） 儀器設(shè)備

烘箱、干燥器、天平、細(xì)線、量筒、石蠟及石蠟加熱器。

2） 試樣準(zhǔn)備

（1） 測(cè)定巖石天然容重的試樣不僅需要現(xiàn)場(chǎng)采取，而且相關(guān)的試樣在采取、運(yùn)輸、保存和制備的過程中，巖石的含水率變化最好不要超過1%。

（2） 制備的巖樣不宜過大，為了能夠順利進(jìn)行之后的體積測(cè)量，進(jìn)行試驗(yàn)的每組巖樣不能少于5 組，本次試驗(yàn)共15個(gè)巖樣。

3） 試驗(yàn)相關(guān)步驟

（1） 將選取好的15 個(gè)天然狀態(tài)下的泥質(zhì)白云巖巖樣進(jìn)行稱量，天然的泥質(zhì)白云巖巖樣質(zhì)量m1。

（2） 將稱量完成的巖樣進(jìn)行蠟封。

（3） 針對(duì)于蠟封完成的巖樣量取體積，先往量筒內(nèi)注入一定體積的水V1，然后在將蠟封好的巖樣放進(jìn)水中，此時(shí)得到水和巖樣的總體積V2。

4） 試驗(yàn)結(jié)果

通過試驗(yàn)得出，泥質(zhì)白云巖的天然容重在10~45kN/m3，其飽和容重在10~44kN/m3。根據(jù)資料顯示泥質(zhì)白云巖的容重為24.79kN/m3，而試驗(yàn)結(jié)果顯示白云巖的天然容重的平均值為29.86 kN/m3，飽和容重的平均值為30.53 kN/m3，明顯高于泥巖的容重，表明現(xiàn)場(chǎng)采集的泥質(zhì)白云巖的含泥量比較低，導(dǎo)致其容重值比較高。

2.3 泥質(zhì)白云巖的孔隙率試驗(yàn)

1） 儀器設(shè)備

密度瓶、天平、軋石機(jī)、研缽、孔徑為0.3mm 的篩子、烘箱、干燥器、漏斗、中骨匙、溫度計(jì)等。

2） 試樣準(zhǔn)備

取代表性巖樣用鋼錘子手工搗碎，然后進(jìn)一步碾碎，使之粉碎成為能夠通過0.3mm 篩孔的巖粉。

3） 試驗(yàn)相關(guān)步驟

（1） 將制備好的巖粉放在器皿中，然后將其放入溫度為105℃≦T≦110℃的烘箱中，進(jìn)行6≦h≦12h 的烘干至衡量，將其放在干燥器中冷卻至室溫在使用。

（2） 每組取四份試樣，每份試樣都為15g（m1）。

（3） 用漏斗灌入洗干凈并且烘干的密度瓶中，然后向瓶中注入半瓶的純凈水試液，然后搖動(dòng)瓶子使巖粉與試液很好的融合。

（4） 采用煮沸法排除氣體。

（5） 將排除氣體的瓶子取出來冷卻至室溫，擦干瓶子外的液體，在向瓶子中加入試液，待瓶口處的懸濁物澄清后將瓶塞蓋好 排除多余的液體，稱其質(zhì)量m3。

（6） 清理密度瓶，然后加入試液至密度瓶中，塞好瓶塞后，清除多余試液，立即稱量其質(zhì)量m2。

4） 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，泥質(zhì)白云巖的顆粒密度為2.8~3.2g/cm3，孔隙率為0.7%~10.9%。據(jù)資料顯示泥巖的顆粒密度為2.75gcm3，由此可知本試驗(yàn)的巖樣中的顆粒密度還是比較接近泥巖的范圍的，但是比泥巖稍微大了一點(diǎn)，說明本試驗(yàn)巖樣中的含泥量還是偏低的。

3 結(jié)語

泥質(zhì)白云巖的天然含水率在0.1%~0.6%，其飽和含水率在0.7%~2.1%，現(xiàn)場(chǎng)的泥質(zhì)白云巖偏向于砂質(zhì)泥巖的范疇；泥質(zhì)白云巖的天然容重在10~45kN/m3，其飽和容重在10~44kN/m3，現(xiàn)場(chǎng)采集的泥質(zhì)白云巖的含泥量比較低，導(dǎo)致其容重值比較高；泥質(zhì)白云巖的顆粒密度為2.8~3.2g/cm3，孔隙率為0.7%~10.9%，本試驗(yàn)的巖樣中的顆粒密度還是比較接近泥巖的范圍的，但是還是比泥巖稍微大了一點(diǎn)，這說明本試驗(yàn)巖樣中的含泥量還是偏低的。