Влияние горного давления на увлажнение глины.

В естественном состоянии глины в зависимости от горного давления и возможности оттока воды могут иметь различную степень уплотнения. При наличии возможности оттока воды с увеличением горного давления при одинаковых условиях увлажнение и набухание глины понижается. В контакте глины с раствором степень ее увлажнения и набухания определяется разностью объемных энергий глины и компонентов бурового раствора. Выражая объемную энергию через осмотические давления, эту разность можно записать в виде

,

где p^r₀ - осмотическое давление глины, р^p₀ - осмотическое давление компонентов бурового раствора.

С удалением от стенок скважины вглубь массива горной породы р понижается вследствие действия горного давления p_r:

,

С увеличением горного давления влажность глины понижается (рис.9.2)

Рис.9.2 Влияние внешнего давления на влажность К₂ глинистых образцов в дистиллированной воде.

Однако понижение давления р, и понижение влажности, будут ограничиваться некоторыми пределами.

Глинистые частицы, как мы отмечали, адсорбируют вокруг себя воду в виде тонких (расклинивающих по Дерягину) пленок. Прочность связей воды с частицами (пленок адсорбированной воды) достигает сотен и даже тысяч мегапаскалей. Поэтому даже при значительном горном давлении влажность глин остается довольно высокой.

Рис. 9.3. Зависимость влажности глинистых образцов в растворе УЩР при различном внешнем давлении от концентрации УЩР: 1 - при давлении 0.01 МПа, 2 - при., давлении 0, 16 МПа, 3 - при давлении 3 МПа

По исследованиям В.Л. Михеева и В.И. Козлова [7], при внешнем давлении 25-30 МПа спрессованный образец биклянской глины в воде увлажнился до 32 % (К₂ = 0, 32 см³/г) уже в течение первых 6 часов (рис.9.1).

По исследованиям В.Д. Городнова [18], при внешнем давлении 16 МПа полное увлажнение бентонита составило 50 % (К₂ = 0, 5 см³ / г. рис.9.2).

Увлажнение образцов глины в растворах щелочных (рис.9.3) и нещелочных (рис.9.4) электролитов в закрытой емкости (при отсутствии возможности диспергирования глины) с увеличением давления (до некоторого предела) понижается.

Рис. 9.4. Зависимость влажности глинистых образцов в растворе CaCI₂; при различном внешнем давлении от концентрации СаС1₂ : 1 -при давлении 0, 01 МПа, 2 - при давлении 0.03 МПа, 3 - при давлении 0, 16 МПа. 4 при давлении 3 МПа