盐岩

盐岩

一、概述

盐岩主要是由易溶于水的钾、钠、钙、镁的卤化物和硫酸盐所组成的化学成因沉积岩。

组成盐岩的矿物有一百多种，主要矿物为岩盐、钾盐、光卤石、泻利盐、芒硝、石膏、硬石膏、重晶石、天青石、苏打等。

盐岩中除盐类矿物外，往往有白云石、粘土矿物、氧化铁等混入物。盐岩层本身含碎屑混入物一般很少，但在整个盐岩系中，粘土岩的夹层较多。

盐岩的化学成分甚为均一，根据其化学成分决定盐岩的矿物组成和类型。

二、盐岩的主要类型

根据主要矿物成分的不同，盐岩分为下面几种：

（一）石膏岩和硬石膏岩

多呈青灰色、青褐色、浅红色、白色、淡黄色等。常具结晶粒状、纤维状、鳞片状等结构。矿物成分简单，有时有白云石、石盐、天青石、重晶石、粘土矿。物和碎屑物质的混入物。

石膏岩和硬石膏岩外貌多种多样，如含较多粘土杂质，结构致密。

就很像泥质岩；如重结晶程度较好，为结晶粒状结构，就很像大理石。所以在鉴定时要注意区别：它在水中不能泡软，无可塑性、可与泥质岩区别；滴稀盐酸不起泡，可与大理岩区别。

石膏岩和硬石膏岩多为原生纯化学沉积，往往是在气候干旱的条

件下，在泻湖或内陆湖泊中由于水的大量蒸发作用而沉积形成的，常呈层状或透镜状，产于碳酸盐岩系或红层中。通常与石灰岩、白云岩、岩盐等共生。我国山西太原奥陶系中石膏岩即产于碳酸盐岩系中；湖北应城的第三系石膏岩产于红层中。

（二）岩盐

主要由石盐及各种氯化物组成，纯者无色，常因含有某些混入物而呈灰、蓝、褐、红等色。通常与石膏岩或硬石膏岩共生。

我国岩盐主要产于三迭系、白垩系和第三系的地层中。在西北干旱地区还有许多内陆盐湖。最著名的江西周田大盐矿产于白垩系红层中。

（三）钾盐岩

主要由钾盐和石盐组成，并含有少量硬石膏、粘土和其它混入物。常呈乳白色，红裼色及红色，硬度低，有烧盐味。我国青海柴达木盆地有规模巨大的钾盐矿。

第三章 含盐系地层岩石力学特征

第三章含盐系地层岩石力学特征 盐穴的稳定性和密闭性是在盐岩中成功建造储气库以及储气库安全运行所涉及的两个重要问题，稳定性和密闭性与盐岩力学特性密切相关。已有研究表明:盐岩具有较低的渗透特性、良好的蠕变特性和较强的裂隙自愈性，其力学性能较为稳定，对建设储气库和储气库运行压力的变化有较大的适应性。因此，充分了解掌握含盐系地层的盐岩、含夹层盐岩及非盐岩夹层等的岩石力学特征，预测和评价盐穴储气库的稳定性，对于盐穴储气库库址的选择、盐腔库容参数的设计和运行参数的控制，避免盐岩由于围岩应变或应力达到其极限而产生损伤以及损伤扩展，造成存储介质渗漏和盐穴储气库整体失稳，均具有重要的实用价值和工程实际意义。 第一节岩石力学特征测定方法 含盐系地层岩石力学特征包括短期强度特征和蠕变特征。通过室内岩石力学实验，获得盐岩常规及蠕变力学参数，是研究岩石强度特征和变形规律的重要手段。 室内岩石力学实验主要包括常规力学实验和蠕变实验。常规力学实验包括巴西劈裂实验、单轴压缩实验、三轴压缩实验、直接剪切实验;蠕变实验包括单轴压缩蠕变实验和三轴压缩蠕变实验等。 一、岩石力学实验设备 实验采用三轴岩石力学实验机，图3-1为三轴岩石力学实验装置原理示意图。 图3—1 三轴岩石力学实验装置原理示意图 目前，国内外生产的电液伺服三轴岩石力学实验仪器的厂家有很多，如美国MTS公司、日本岛津公司以及长春朝阳实验仪器有限公司等。长春朝阳实验机有限公司生产的RLW一2000三轴剪切蠕变实验仪器,由轴向加载系统,围压加载系统、控制系统以及计算机控制与测量系统4部分组成(图3 -2)。其中最大轴向实验力为2000kN ,最大围压为80MPa,最大剪切实验力为1000kN。实验过程中荷载误差不超过200N ,仅为最大加载轴向力的0. 01%。

盐岩拉伸破坏力学特性的试验研究

第33卷第4期岩土工程学报Vol.33 No.4 2011年4月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Apr. 2011 盐岩拉伸破坏力学特性的试验研究 刘建锋1, 2，徐进1, 2，杨春和3，侯正猛4 (1. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都 610065；2. 四川大学水利水电学院，四川成都 610065； 3. 中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北武汉430071； 4.克劳斯塔尔工业技术大学，德国克劳斯塔尔-采勒费尔德38678） 摘要：利用MTS815 Flex Text GT岩石力学试验系统，并利用PCI-Ⅱ声发射测试系统及SMZ1000体视显微镜和CCD 实时摄像系统，采用间接拉伸与直接拉伸两种试验方法，对层状盐岩拉伸破坏力学特性进行了综合试验研究。研究获得了两种测试方式的破坏全过程曲线，揭示了间接拉伸、直接拉伸强度相互关系，及其与单轴抗压强度的相互关系。 研究表明，直接拉伸试验测得的层状盐岩抗拉强度低于间接拉伸试验，直接拉伸试验得到的结果更加真实反映盐岩的抗拉强度特性，建议尽可能采用直接拉伸试验方法测试盐岩抗拉强度；研究得到了两种拉伸破坏方式的声发射空间分布特征，揭示了与之对应的受力状态和导致破坏的损伤演化规律；不同拉伸破坏方式的岩石断面形貌研究表明，间接拉伸以穿晶断裂为主，直接拉伸以沿晶断裂为主，这种断裂破坏方式的差异是导致不同拉伸测试方式强度差异的原因。 关键词：层状盐岩；拉伸破坏；声发射；表面形貌 中图分类号：TU432 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2011)04–0580–07 作者简介：刘建锋(1979–)，男，河南新乡人，四川大学讲师、博士，主要从事岩土工程方面的研究工作。E-mail: ljf7908@https://www.wendangku.net/doc/8e10642096.html,。 Mechanical characteristics of tensile failure of salt rock LIU Jian-feng1, 2, XU Jin1, 2, YANG Chun-he3, HOU Zheng-meng4 (1. State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China; 2. College of Hydraulic and Hydroelectric Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China; 3. Institute of Rock and Soil Mechanics; Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 4. Technical University of Clausthal, Clausthal-Zellerfeld 38678, Germany) Abstract:Using MTS815 Flex Text GT rock mechanics test system, PCI- acoustic emission Ⅱ (AE) test system and SMZ1000 stereomicroscope system and CCD real-time camera system, comprehensive studies are carried out through indirect tensile test and direct tensile test on tensile mechanical properties of beddod salt rock. Through the research, the tensile displacement and tress full process curves of different tensile modes, the tensile strength relationship between the indirect tensile test and the direct tensile test and the relationship between the tensile strength and the uniaxial compressive strength are obtained. The studies show that the direct tensile strength is less than the indirect tensile strength, and the direct tensile test result more truly reflects the characteristics of the tensile strength of salt rock. So it is recommended as much as possible to use the direct tensile test method to test the tensile strength of bedded salt rock. The AE test reveals spatial distribution of AE of different tensile failure modes, and the characters of AE spatial distribution reveals the corresponding force status and damage evolution rule leading failure. The rock failure surface morphology of different tensile test methods shows that the rock failure mode of the indirect tensile test is mainly transgranular fracture, but that of the direct tensile test is mainly intergranular fracture. The failure mode differences are main reasons leading to the strength difference of different tensile test methods. Key words: bedded salt rock; tensile failure; accoustic emission; surface morphology 0 引言 岩石作为非均质材料，其内部强度差异极大，与抗压强度相比，抗拉强度则要低得多。岩石承载拉应力时是逐步发生破坏，即内部微元体不会同时达到各自的承载极限，因而试件的宏观抗拉强度低于微元体抗拉强度的平均值[1]。岩石试件直接拉伸试验中，由于夹持及保证拉伸荷载轴线与试样轴线重合具有一定 ─────── 基金项目：国家自然科学基金项目（50620130440）；国际科技合作项目（2007DFB60100）；国家重点基础研究发展规划（973）项目（2011CB201201，2010CB226802）；中央高校基本科研业务费专项资金项目 收稿日期：2009–12–22