关键词:
崩解指标
崩解特性
红层泥岩
浸水-失水循环
能量耗散
崩解驱动
摘要:
为研究红层泥岩在化学溶液作用下的崩解特性与驱动机制,本文以川中盆地侏罗系红层泥岩为研究对象开展了pH=3、5、7、10、12条件下的室内静态浸泡崩解试验,综合采用耐崩解性指数(I_(dN))、崩解小颗粒指数(L_(dN))、分形维数(D_(s))、崩解比(D_(r))、标准基础熵(S_(b))、表面能耗散定量刻画红层泥岩崩解过程、程度及其变化规律,引入红层泥岩崩解的微观结构、水离子变化和能量耗散,揭示红层泥岩崩解的驱动机制。结果表明,崩解循环初期,中性溶液以0.075~1.25 mm小粒径颗粒为主,碱性溶液以1.25~5 mm中等粒径颗粒为主,而酸性溶液的2~10 mm粗颗粒含量较大;崩解循环中后期,碱性溶液更易崩解形成较多<0.075 mm细颗粒,而酸性溶液则需要更多崩解循环次数才能形成更多细颗粒。岩石崩解指标中,分形维数(D_(s))最适用于描述红层泥岩崩解,其次为标准基础熵(S_(b)),可更为全面描述红层泥岩崩解物颗粒分布特征。基于能量耗散理论,酸碱溶液对红层泥岩崩解新增表面能(ΔW)影响较大,且酸碱性越强其能量耗散震荡亦越大,厘清了红层泥岩在不同pH值溶液浸泡下崩解初期的崩解强度为:中性>碱性>酸性,但崩解中后期的崩解强度已转变为:碱性>酸性>中性。红层泥岩崩解主要受颗粒连接弱化、矿物裂隙扩张和内部膨胀的物理驱动机制,矿物溶蚀、离子交换与离子吸附的化学驱动机制造成。