西北干旱区煤矸石风化崩解的粒级效应与机理

王文才; 张修园; 王鹏; 杨少晨; 张硕

doi:10.12404/j.issn.1671-1815.2505935

科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (14) :5904-5911 DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2505935

矿冶工程

西北干旱区煤矸石风化崩解的粒级效应与机理

王文才 ¹^,²^,³^,⁴ ,
张修园 ¹^,²^,³^,⁴^,^* ,
王鹏 ¹^,²^,³^,⁴ ,
杨少晨 ¹^,²^,³^,⁴ ,
张硕 ¹^,²^,³^,⁴

作者信息 +

Particle Size Effects and Mechanisms of Coal Gangue Weathering and Disintegration in Arid Northwest China

WANG Wen-cai ¹^,²^,³^,⁴ ,
ZHANG Xiu-yuan ¹^,²^,³^,⁴^,^* ,
WANG Peng ¹^,²^,³^,⁴ ,
YANG Shao-chen ¹^,²^,³^,⁴ ,
ZHANG Shuo ¹^,²^,³^,⁴

Author information +

文章历史 +

摘要

为揭示中国西北地区气候条件下煤矸石风化崩解特性演化规律,以神东矿区新鲜煤矸石为研究对象,通过实验室模拟试验分析了各粒级煤矸石在风化条件下D₅₀、崩解率、球度等宏观指标变化情况,系统研究了不同风化循环作用下煤矸石的耐崩解性劣化演化规律及不同粒级煤矸石的耐崩解性差异。结果表明:煤矸石的崩解是球状化的过程,随着粒径的增大,煤矸石球度与耐崩解性呈现出先减小后增大的一致趋势。煤矸石的崩解过程呈现“缓-快-稳”劣化趋势,在经历30次风化循环后,各粒级煤矸石的球度均稳定在86.1%左右,此时崩解趋于稳定状态,球度值86.1%是煤矸石耐崩解性能的临界阈值,球度大于86.1%的煤矸石处于稳定结构状态。而在耐崩解性方面:粗砾矸石(46~80 mm)>细砾矸石(5~20 mm)>中砾矸石(21~45 mm),中砾矸石因球度较低(S_p=81.5%),拥有大量棱角结构,因而较易崩解。

Abstract

In order to reveal the evolution patterns of weathering and disintegration characteristics of coal gangue under the climatic conditions of Northwest China, fresh coal gangue from the Shendong Mining area was selected as the research subject. Laboratory simulation experiments were performed. Changes in macroscopic indicators, including D₅₀, disintegration rate, and sphericity of coal gangue across various particle sizes, were analyzed. The deterioration patterns of slake-durability under different weathering cycles were systematically investigated. Differences in slake-durability among coal gangue of different particle sizes were examined.The results indicate that the disintegration of coal gangue follows a spherical disintegration process. As the particle size increases, the sphericity and slake-durability of coal gangue show a consistent trend of first decreasing and then significantly increasing. The disintegration process demonstrates a “slow-fast-stable” deterioration pattern. After 30 weathering cycles, the sphericity of coal gangue across all particle sizes stabilizes at approximately 86.1%. At this point, the disintegration reaches a steady state. S_p=86.1% is identified as the critical threshold for the slake-durability of coal gangue material. Coal gangue with S_p≥86.1% is considered to be in a stable structural state.Regarding slake-durability, the following order is observed: coarse gravel gangue (from 46 mm to 80 mm) > fine gravel gangue (from 5 mm to 20 mm) > medium gravel gangue (from 21 mm to 45 mm). Medium gravel gangue (S_p=81.5%) exhibits lower sphericity and possesses numerous angular structures, making it more prone to disintegration.

Graphical abstract

关键词

冷-热循环 / 干-湿循环 / 煤矸石 / 粒径 / 崩解

Key words

freeze-thaw cycle / wet-dry cycle / coal gangue / particle size / disintegration property

引用本文

引用格式 ▾

王文才, 张修园, 王鹏, 杨少晨, 张硕. 西北干旱区煤矸石风化崩解的粒级效应与机理[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(14): 5904-5911 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2505935

WANG Wen-cai, ZHANG Xiu-yuan, WANG Peng, YANG Shao-chen, ZHANG Shuo. Particle Size Effects and Mechanisms of Coal Gangue Weathering and Disintegration in Arid Northwest China[J]. Science Technology and Engineering, 2026, 26(14): 5904-5911 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2505935

登录浏览全文

4963

注册一个新账户忘记密码

温度与湿度变化是导致煤矸石风化崩解的关键环境因素^[1]。研究区神东矿区地处典型温带大陆性气候区,夏季短暂炎热、降水集中,冬季漫长严寒、气候干燥^[2],强烈的冷-热与干-湿循环作用共同加剧了该地区煤矸石的风化进程。研究表明,由此引发的煤矸石结构性劣化已成为矿区边坡失稳、山体滑坡甚至矸石山自燃等地质灾害的重要诱因^[3-5]。因此,深入揭示干-湿、冷-热循环作用下煤矸石的崩解机理,对矿区地质灾害防治与生态安全保障具有重要理论与实践意义。

在岩石风化崩解机理研究方面,近年来中外学者围绕环境循环效应、矿物成分与微观结构等方面开展了深入研究。在环境循环效应方面,王悦月等^[6]基于炭质页岩风化试验提出了“物理-化学协同风化”机制,揭示了温度与水分波动对岩体完整性的累积损伤效应;张景昱等^[7]通过热-湿循环作用下节理砂岩的重复剪切试验,进一步揭示了岩体在耦合环境中的力学性能退化规律。陈志敏等^[8]则通过室内试验发现,干湿循环作用对泥岩耐崩解性存在临界影响次数,为循环作用下的损伤累积效应提供了重要依据。在微观结构与损伤演化层面,Li等^[9]利用显微观测揭示了干湿循环中岩体内部裂隙的动态扩展规律,并建立了强度指标与裂隙发育程度的定量关联;Mahmoud等^[10]则聚焦温度对泥岩断裂行为的影响,发现高温会显著弱化黏土矿物胶结作用,加剧裂隙扩展。Hu等^[11]研究进一步表明,干湿循环中温度升高会加速水分迁移与矿物溶解,从而显著增强风化速率。左清军等^[12]从能量角度建立了水化学环境下砂岩崩解的理论模型,为理解崩解演化过程提供了新角度。另有部分研究^[13-14]通过建立损伤本构模型,预测了岩体的长期风化行为。在矿物成分与材料响应方面,崔远等^[15]通过试验比较了不同矿物组成的岩体在单轴压缩下的崩解行为,证实了黏土矿物含量对岩体强度具有重要作用;龚天天等^[16]进一步指出煤矸石的耐崩解性能与其粒级密切相关。

尽管上述研究在岩石风化领域取得了显著进展,但不同粒级矸石崩解演化规律与煤矸石崩解过程中形态演变与耐崩解性劣化关系方面仍显不足。基于此,现通过实验室模拟不同风化循环路径,系统分析煤矸石耐崩解性劣化规律,重点揭示不同粒级矸石耐崩解性差异、形态演化特征,为矿区矸石山灾害防控提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试样制备

如图1所示,2024年12月于神东矿区煤矸石山阳坡面的上部、中部和底部取得未风化煤矸石样品,取样工作参照煤层煤样采取方法(GB/T 482—2008)中的相关标准进行。并现场用粒径筛筛选出5~80 mm粒径煤矸石作为试验材料。为避免环境因素对试验的影响,新鲜未风化煤矸石试样封存后立即送运实验室,配制成如图1和表1所示的冷-热、干-湿循环试验样品。

1.2 试验方法

此次崩解试验共设计3组,其中包括冷-热循环试验1组;干-湿循环试验1组,每组设置4种平行对照实验;不同粒径崩解性实验1组。其中冷热、干湿循环中每组样品总质量介于1.5~1.6 kg,且在0、5、15、40次循环后用激光显微镜对标记特定煤矸石表面进行观测;每次循环结束后筛分测定并记录其D₅₀,用孔径为2 mm的分样筛对岩块及崩解的碎屑物进行筛分,记录筛出崩解碎屑物重量。筛分后将碎屑和岩块混合,进入下次循环。不同粒径崩解性试验每组样品总质量控制在2.5~2.8 kg,试验过程采用的增湿液为蒸馏水。

(1)冷热循环试验中,取4种粒级(样品T1~T4)的煤矸石样品如图1所示,每种粒级各4组;根据神东矿区四季温度变化范围设定4组温度,从设定最低温度开始按照5 ℃/h的速度进行升降温,升温至最高温后开始降温直至最低温度此为一次循环,共进行40次。

(2)如图2所示的干湿循环试验中,同样选取4个粒级(样品M1~M4)的煤矸石样品,每粒级取4组试样,设置恒温箱15 ℃(因神东矿区全年平均温度15 ℃),对煤矸石样品进行增湿质量比为1%、2%、5%、10%(降雨降雪后矸石山从内到外的煤矸石含水量在1%~10%)的增减湿试验。首先,将增湿后的样品放入恒温箱进行6 h的恒温恒湿处理(确保水分被完全吸收),之后将其取出放置于如图3所示的热风循环程序干燥箱中,对其进行热风循环减湿处理6 h,再次将其放回恒温试验箱中,重复6 h的恒温恒湿试验。此为一次循环,共进行40次。

(3)不同粒级煤矸石崩解性试验中,筛选出10组粒级,每组随机抽取如图4所示25个样品根据式(3)记录其平均球度。每组粒级经干-湿循环(增湿比10%)40次,用孔径为2 mm的分样筛筛分并记录崩解碎屑物重量以及筛余量,记录每次循环后试样的D₅₀及球度。

2 试验结果及其分析

(1)煤矸石崩解率^[17-18]计算公式为

(1)

${B}_{n}=\frac{{m}_{1}}{{m}_{0}}\times 100\%$

式(1)中:B_n为n次循环后的煤矸石崩解率,%;m₁为粒径小于2 mm的煤矸石质量,g;m₀为初始煤矸石样品总质量,g。

(2)用耐崩解指数(I_n)反映煤矸石耐崩解性,其计算方法为

(2)

${I}_{n}=\frac{{D}_{50\left(n\right)}}{{D}_{50\left(0\right)}}\times 100\%$

式(2)中:I_n为n次循环后煤矸石的耐崩解指数,%;D₅₀₍_n₎为第n次循环后样品D₅₀,mm;D₅₀₍₀₎为初始煤矸石样品D₅₀,mm。

(3)球度计算公式^[19-20]为

(3)

${S}_{p}=\sqrt[3]{\frac{{d}_{S}{d}_{I}}{{d}_{L}^{2}}}$

式(3)中:S_p为球度,%;d_L为长轴长度,mm;d_I为中轴长度,mm;d_S为短轴长度,mm。

2.1 冷-热循环对煤矸石崩解的影响

2.1.1 粒径

如图5所示,在冷热循环的初期阶段(1~5次),各组粒级煤矸石的D₅₀均未有明显变化,平均下降约0.1 mm,在激光显微镜观察下发现煤矸石表层仅出现细微裂纹。在中期循环阶段(6~25次),试样D₅₀较之前有较大速率的下降,T1~T4组D₅₀分别下降了1.1、0.9、1.4、0.3 mm,其崩解速率明显加快,且煤矸石外部裂隙规模略微扩大,此时煤矸石出现了极少量的小块剥落但对其整体结构稳定性影响较小,在后期循环阶段(25~40次),各组粒级D₅₀下降有明显放缓趋势,平均下降不足0.1 mm,几乎趋于稳定。

如图6所示,各组冷热交替温度中,-20 ℃/20 ℃循环温度下各粒级煤矸石崩解速率最高,D₅₀平均下降了1.9 mm,分别高出其他组115%(25 ℃/40 ℃)、68%(-20 ℃/0 ℃)和42%(-15 ℃/10 ℃),由此可知温差越大,煤矸石崩解程度越大。

2.1.2 崩解率与耐崩解性

煤矸石样品的崩解率与循环次数成正相关性,与耐崩解指数则呈现明显负相关趋势,该现象证明了随着煤矸石的崩解程度不断加深,耐崩解性逐渐降低,同时证实了循环作用对煤矸石结构劣化具有累积效应。与岩样D₅₀变化趋势一致,试样在循环中期表现出最显著的崩解特征,其崩解率增幅达1.2%,同时D₅₀缩减比降幅达到2.9%,当循环至35次后,各试验组的崩解情况均趋于稳定,最终崩解率始终维持在3%以下的较低水平,表明在无水条件下,冷热循环对煤矸石岩体的破坏作用有限。

冷热交替对煤矸石的崩解作用主要是通过热胀冷缩效应引起内部应力分布变化,这种作用会加剧原生裂隙的扩展,为水分渗透提供通道,进而通过改变矿物的物化特性促进颗粒间的分离。

2.2 干-湿循环对煤矸石崩解的影响

2.2.1 粒径

如图7所示,在恒温条件下,煤矸石含水率与其风化程度成显著正相关性。当增湿比分别为1%、2%、5%和10%时,各粒级煤矸石的D₅₀平均降幅依次为1.5、2.1、2.8、3.4 mm。与冷-热循环一致,干-湿循环下D₅₀具有明显的“缓-快-稳”的下降趋势,在循环中期D₅₀下降占总下降的71%,表明此阶段是颗粒细化的主要阶段,30次循环后,D₅₀下降趋于低速且稳定状态。这一稳定现象表明,煤矸石在经历充分的风化作用后,其微观结构损伤已趋于饱和阈值,后续循环作用带来的附加劣化效应将趋于有限。

2.2.2 崩解率与耐崩解性

如图8所示,随着循环次数增加,煤矸石的崩解速率呈先上升后下降的趋势。其中,增湿比为10%的试验组崩解率最高,分别为增湿比1%、2%和5%试验组的1.5倍、1.4倍和1.2倍。

随着循环次数的增加,各粒级煤矸石的耐崩解性持续降低,并在30次循环后趋于稳定。其中M3组样品在5次循环后表现出明显的崩解特征,0~2 mm粒径的颗粒状崩解物急剧增加。直到第25次循环结束该组试样的耐崩解指数降至87%,降幅分别为M4、M2和M1组的1.3倍、2.2倍和2.8倍,最终在35次循环后稳定在85%。这一结果表明,干-湿循环对煤矸石的耐崩解性劣化行为具有关键影响,且不同粒级试样的崩解响应存在显著差异。

研究表明,在增湿阶段,煤矸石中黏土矿物(高岭石、蒙脱石)吸水后,体积增至原始的数倍。在膨胀过程中会形成一个向外扩张的应力,从而将原有紧密的内部颗粒结构撑开。其次矿物质中的可溶盐也会溶解在水中,使得矿物中的晶体结构遭到破坏,导致矿物颗粒变得松散。水分的进入会挤压孔隙内空气,对孔隙壁形成一定压力,当孔隙压力超出了岩体抗拉强度,便会使孔壁破坏,从而扩大已存在裂缝。

随着水分持续耗散,孔隙中含水量不断下降,孔压减小,使得岩体中的孔隙出现收缩应力,造成了岩体内部结构的损伤。这种孔隙压力的周期性波动将导致岩体中裂缝持续发育,加速了煤矸石的崩解。

2.3 冷热、干湿循环对煤矸石崩解效果对比

如图9所示,煤矸石耐崩解性随循环次数增加呈现“缓慢衰减-快速劣化-最终稳定”的三阶段劣化特征。对比分析显示,干-湿循环作用对煤矸石耐崩解性的劣化效应显著强于冷-热循环。与试验中观察到的崩解现象一致,干-湿组和冷-热组样品的耐崩解性在前4个循环均无显著差异,两组试样的耐崩解指数差异仅为0.3%,此阶段耐崩解性劣化量占总劣化量的11.7%;而在525次循环期间,试样碎屑化程度显著增加,耐崩解指数分别下降6.17%(冷热组)和14.92%(干湿组),该阶段劣化量占总劣化量的72%,两组差值扩大至9.06%。后续循环中,劣化速率趋于平缓,最终两组循环耐崩解指数差值稳定在11%左右。这一规律证实干-湿循环在煤矸石崩解过程中起主导作用,不仅显著加速了崩解进程,同时更大幅度地降低了煤矸石的耐崩解性。

试验中还观察到,单纯变温(冷-热循环)条件处理后的煤矸石风化崩解速率较为缓慢,崩解行为表现出局部轻微颗粒剥落。而恒温条件下,随着煤矸石增湿比的增加,风化由单纯的表面小部分颗粒剥落逐渐过渡为表层大块剥落。

2.4 不同粒级煤矸石的风化崩解特性

2.4.1 粒级与耐崩解性关系

对不同粒级煤矸石耐崩解性能的研究表明:粒级是决定其抗风化能力的关键因素。如图10所示,通过对比不同粒级煤矸石试样在相同风化循环作用后的崩解碎屑产量,可以清晰地观察到粒级效应对风化崩解的影响作用。为定量表征这一关系,以循环次数为自变量,耐崩解指数为因变量,系统考察了不同粒级煤矸石在相同风化条件下的耐崩解性能演化规律。

如图11所示,随着循环次数的增加,各粒级组煤矸石耐崩解性均呈现特征性劣化趋势,但劣化程度与速率存在明显的粒级效应。将080 mm粒径范围的煤矸石样品划分为3个特征粒级:细砾矸石(520 mm)、中砾矸石(2145 mm)和粗砾矸石(4680 mm)。

实验数据分布特征显示,中砾矸石样本集中分布于曲线图下方区域,而粗砾矸石则主要占据曲线上部位置,这一空间分布规律直观地揭示了中砾矸石具有最为显著的崩解敏感性,其耐崩解指数劣化至77.6%,显著低于细砾矸石(87.5%)和粗砾矸石(89.4%)。在中砾矸石组内,3640 mm粒径区间的试样展现出更强的崩解敏感性。相较于该组其他粒级试样,其耐崩解指数下降了6%20%。试验结果证明煤矸石风化崩解行为确存在显著粒级效应。

经过35次循环后,煤矸石试样的耐崩解指数逐渐趋于稳定值,这表明煤矸石材料的劣化损伤已趋于饱和状态。此时可以精确地建立煤矸石粒径与其耐崩解性间的定量关系,通过数据分析,建立粒径与耐崩解指数间的数学拟合关系为

(4)

$I=233.104+56.609\frac{{e}^{-0.339x}-1}{0.339}, {R}^{2}=0.974$

式(4)中:I为耐崩解指数,%;x为粒径,mm;R²为拟合度。

2.4.2 崩解过程形态演变与耐崩解性关系

如图12所示,基于不同粒级煤矸石风化崩解过程中耐崩解指数及球度演化规律分析,可得随着干湿循环的持续进行,煤矸石颗粒形态呈现显著的球状化趋势。具体表现为:各粒级煤矸石球度值随崩解循环次数增加而持续上升,表明煤矸石趋向于球状化崩解模式。且初始球度较低、棱角特征明显的中砾矸石(S_p=81.5%)表现出最差的耐崩解性能,表明耐崩解性能与其形态特征有显著相关性。

研究揭示了粒径与球度的非线性关系,随着粒径增大,煤矸石球度呈现先降后升的变化趋势,该规律与其耐崩解性能变化具有高度一致性。定量分析表明,细砾矸石的耐崩解性能显著优于粗砾矸石与中砾矸石,其耐崩解指数分别高出1.9%与11.8%。当崩解循环达到30次时,所有粒级煤矸石的球度均趋近于86.1%的稳定值,同时耐崩解指数也达到稳定状态。这一现象表明,86.1%的球度值是煤矸石材料耐崩解性能的临界阈值,在此球度及以上的煤矸石具有最优的耐崩解性与结构稳定性。当煤矸石球度达到或超过86.1%时,其可作为优质骨料、建筑材料及路基填筑材料使用,这为煤矸石资源化利用提供了重要的理论依据和工程指导。

2.4.3 粒级效应的作用机制

研究表明,煤矸石的耐崩解性能表现出显著的粒级效应。不同粒级煤矸石呈现出明显的崩解行为差异,这种粒级效应主要与其球度特征密切相关,同时受比表面积、孔隙结构及矿物分布特征等多因素协同影响。通过系统分析,可将该粒级效应的主要成因归纳如下。

(1)结构特征差异:粒度较小的煤矸石往往具有较大的比表面积,增强了其与环境介质的相互作用。中砾矸石具有临界比表面积特征,相较于粗砾矸石,其比表面积提高50%80%,为水岩反应提供更多活性位点,且内部存在最优裂隙尺度分布:裂隙密度显著高于粗砾矸石且平均裂隙长度是细砾的25倍。

(2)几何形态效应:粒径分布与颗粒形态存在显著相关性。小粒径颗粒与大粒径颗粒均具有较高的球度,几何形状更趋近理想球体,可以均匀分散所受的应力,增强了抗风化能力;而中粒径颗粒则呈现显著的非规则形态,表面存在大量棱角结构。在风化过程中,这些棱角部位承受三维方向的环境应力作用,棱边区域受二维应力作用,而平面区域仅受单一方向作用。这种应力分布的不均衡性导致棱角部位优先发生风化剥落,最终促使颗粒向球状演化。

3 结论

(1)在粒径为580 mm的煤矸石中,随着粒级的增大,其球度与耐崩解指数均表现为先减小后增大趋势,在耐崩解性方面:粗砾矸石(S_p=83.4%;I₄₀=89.4%)>细砾矸石(S_p=84.1%;I₄₀=87.5%)>中砾矸石(S_p=81.5%;I₄₀=77.6%),中砾矸石由于球度较低,存在大量棱角因而最易崩解。

(2)煤矸石的崩解是一个球状化崩解过程,棱角部位由于应力分布不均优先崩解,各粒级煤矸石在球度达到86.1%时,均会进入崩解稳定状态,可得S_p≥86.1%时是煤矸石稳定结构状态,此状态下煤矸石可作为优质骨料及建材材料使用。

(3)在不同风化条件下,干湿交替作用对煤矸石崩解影响大于冷热交替,且温差、增湿比越大煤矸石崩解率越高。耐崩解指数可以反映煤矸石耐崩解性,煤矸石的耐崩解性能随其粒径的不同而呈现规律性变化,基于试验数据,拟合得到了煤矸石粒径与耐崩解性间的定量关系。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

[1]	杨宗才, 张俊云, 周德培. 红层泥岩边坡快速风化特性研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2006(2): 275-283.

[2]	Yang Zongcai, Zhang Junyun, Zhou Depei. Study on rapid weathering characteristics ofred-bed mudstone slopes[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006(2): 275-283.

[3]	邵天意, 包斯琴, 王楠, 等. 基于TVDI的旱情时空动态变化监测——以神东矿区为例[J]. 灌溉排水学报, 2023, 42(6): 59-66.

[4]	Shao Tianyi, Bao Siqin, Wang Nan, et al. Monitoring spatiotemporal dynamics of drought using TVDI: a case study of Shendong Mining Area[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(6): 59-66.

[5]	Li M, Zhang J, Huang P, et al. Deformation behaviour of crushed waste rock under lateral cyclic loading[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2021, 54(12): 6665-6672.

[6]	吴洁, 吕品, 姜鹏鹏. 基于动态权重的矸石山滑坡灾害预警模型[J]. 中北大学学报, 2019, 40(6): 549-553.

[7]	Wu Jie, Lü Pin, Jiang Pengpeng. Early warning model for landslide disaster of gangue hill based on dynamic weight[J]. Journal of North University of China, 2019, 40(6): 549-553.

[8]	王文才, 杨少晨, 王鹏, 等. 风速影响下煤矸石山自燃危险区分布规律研究[J]. 安全与环境学报, 2024, 24(7): 2620-2631.

[9]	Wang Wencai, Yang Shaochen, Wang Peng, et al. Study on the distribution pattern of spontaneous combustion risk zones in coal gangue hills under the influence of wind speed[J]. Journal of Safety and Environment, 2024, 24(7): 2620-2631.

[10]	王悦月, 毛雪松, 吴谦, 等. 大气环境下炭质页岩的物理-化学风化机制研究[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2025, 53(8): 126-135.

[11]	Wang Yueyue, Mao Xuesong, Wu Qian, et al. Study on physical-chemical weathering mechanism of carbonaceous shale under atmospheric environment[J]. Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition), 2025, 53(8): 126-135.

[12]	张景昱, 詹润禾, 邓华锋, 等. 热湿循环作用下节理砂岩重复剪切力学特性及本构模型[J]. 岩土工程学报, 2024, 46(10): 2148-2157.

[13]	Zhang Jingyu, Zhan Runhe, Deng Huafeng, et al. Mechanical characteristics and cons titutive model of jointed sandstone under repeated shearing under thermo-humid cycles[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2024, 46(10): 2148-2157.

[14]	陈志敏, 赵吉万, 龚军, 等. 软岩膨胀岩软化崩解特性[J]. 科学技术与工程, 2022, 22(13): 5358-5365.

[15]	Chen Zhimin, Zhao Jiwan, Gong Jun, et al. Swelling and slaking characteristics of softexpansive rock[J]. Science Technology and Engineering, 2022, 22(13): 5358-5365.

[16]	Li S, Zhang J, Chang J, et al. Quantitative calculation of the damage of carbonaceous mudstone during uniaxial compressive failure process under dry-wet cycling[J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2025, 84(4): 190-200.

[17]	Mahmoud A, Abdel K A, Farid I. Acomparison between conventional and generalized fracture criteria to predict fracture parameters in clay rich rocks (Mudstone) under temperature effect[J]. Construction and Building Materials, 2024, 416:135168.

[18]	Hu M, Liu Y X, Ren J B, et al. Temperature-induced slaking characteristics of mudstone during dry-wet cycles[J]. Geotechnical and Geological Engineering, 2017, 35(6): 2965-2976.

[19]	左清军, 朱盛, 汤罗圣, 等. 水化学环境下白垩系五龙组砂岩崩解能量耗散模型[J]. 工程地质学报, 2024, 32(1): 52-63.

[20]	Zuo Qingjun, Zhu Sheng, Tang Luosheng, et al. Energy dissipation model of cretaceous Wulong Formation sandstone disintegration in hydrochemical environment[J]. Journal of Engineering Geology, 2024, 32(1): 52-63.

[21]	张树光, 孙晔, 李英波, 等. 化学环境对华南红层软岩损伤劣化机制的影响和本构模型构建[J]. 科学技术与工程, 2025, 25(25): 10603-10611.

[22]	Zhang Shuguang, Sun Ye, Li Yingbo, et al. Influence of chemical environment on the deterioration mechanism and constitutive model construction of red-bed soft rock in South China[J]. Science Technology and Engineering, 2025, 25(25): 10603-10611.

[23]	祝榆峰, 任建喜, 云梦晨, 等. 冻融裂隙大理岩三轴压缩疲劳损伤特性及本构模型[J]. 科学技术与工程, 2025, 25(11): 4733-4742.

[24]	Zhu Yufeng, Ren Jianxi, Yun Mengchen, et al. Triaxial compression fatigue damage characteristics and constitutive model of frost-damaged cracked marble[J]. Science Technology and Engineering, 2025, 25(11): 4733-4742.

[25]	崔远, 薛雷, 许超, 等. 不同黏土矿物对岩石相似材料性质的影响[J]. 科学技术与工程, 2022, 22(31): 13896-13904.

[26]	Cui Yuan, Xue Lei, Xu Chao, et al. Influence of different clay minerals on the properties of rock similar materials[J]. Science Technology and Engineering, 2022, 22(31): 13896-13904.

[27]	龚天天, 陈潇, 张彦君, 等. 煤矸石集料的加速风化制度研究[J]. 硅酸盐通报, 2024, 43(9): 3252-3261.

[28]	Gong Tiantian, Chen Xiao, Zhang Yanjun, et al. Research on accelerated weathering protocols for coal gangue aggregates[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society, 2024, 43(9): 3252-3261.

[29]	吴道祥, 刘宏杰, 王国强. 红层软岩崩解性室内试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2010, 29(S2): 4173-4179.

[30]	Wu Daoxiang, Liu Hongjie, Wang Guoqiang. Laboratory experimental study of slaking characteristics of red-bed soft rock[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(S2): 4173-4179.

[31]	Erguler Z A, Shakoor A. Relative contribution of various climatic processes indisintegration of clay-bearing rocks[J]. Engineering Geology, 2009, 108(1/2): 36-42.

[32]	李北星, 王威, 陈梦义, 等. 粗骨料的等轴率、圆度和球度及其相互关系[J]. 建筑材料学报, 2015, 18(4): 531-536.

[33]	Li Beixing, Wang Wei, Chen Mengyi, et al. Isometric ratio, roundness and sphericity of coarse aggregates and their relationship[J]. Journal of Building Materials, 2015, 18(4): 531-536.

[34]	汪海年, 雷鸣宇, 孔庆鑫, 等. 粗集料综合形态特征与抗磨耗性能的关联性[J]. 科学技术与工程, 2022, 22(18): 8056-8063.

[35]	Wang Hainian, Lei Mingyu, Kong Qingxin, et al. Correlation between comprehensive morphological characteristics and anti-abrasion performance of coarse aggregates[J]. Science Technology and Engineering, 2022, 22(18): 8056-8063.

基金资助

国家自然科学基金(52464018)

内蒙古自然科学基金青年科学基金(2025QN05002)

内蒙古科技大学基本科研业务费(2025QNJS004)

PDF (11831KB)

访问

被引

详细

导航

Received	Published	Revised
2025-08-14	2026-05-18	2025-11-26
Online Date
2026-08-06

摘要