白鹤滩库首区砂岩结构多尺度演变机制

李长冬; 孟杰; 项林语; 黄德崴; 崔宇寒

doi:10.3799/dqkx.2022.486

地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (12) : 4658 -4667. DOI: 10.3799/dqkx.2022.486

白鹤滩库首区砂岩结构多尺度演变机制

李长冬 ¹^,² ,
孟杰 ¹^,² ,
项林语 ¹ ,
黄德崴 ¹ ,
崔宇寒 ¹

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Multi-Scale Evolution Mechanism of Sandstone Structure in Baihetan Reservoir Head Region

Changdong Li ¹^,² ,
Jie Meng ¹^,² ,
Linyu Xiang ¹ ,
Dewei Huang ¹ ,
Yuhan Cui ¹

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摘要

干湿循环作用下岩石结构多尺度演变机制是工程地质领域热点问题之一，而由于其复杂的结构体系具有随机性和无序性，导致阐述岩石样品同一区域微观结构与宏观力学结构性质之间的关系极具挑战.以白鹤滩水电站近坝址区砂岩为研究对象，采用低场核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）、亚微米级CT扫描（μCT）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）等多种精细测试技术探究干湿循环作用下砂岩同一结构位置不同阶段力学性质、孔隙裂隙和矿物结构的演变特征.结果表明：粘土团聚结构中强亲水性矿物吸附水分子后，表面水化膜增厚，溶胀压力导致团聚体破坏；随着干湿循环次数增加，小孔隙数量、孔径增加，而大孔径孔隙并未呈现单调增加趋势；孔-裂隙连通性明显改善，导致砂岩单轴抗压强度呈现指数下降趋势，破裂面裂隙趋于复杂化.最后基于详细的微结构演变证据并结合矿物-水分子模拟揭示了砂岩结构多尺度演变机制.研究成果对由岩石结构劣化诱发的地质灾害研究具有重要意义.