随着我国高速铁路的蓬勃发展,膨胀性泥岩引发的一系列行车安全问题屡见不鲜。宝兰客运专线及兰新二线铁路建设工程中,都出现过泥岩导致隧道仰拱开裂及路基上拱等工程问题。因此,泥岩吸水特性研究对岩石吸水变形崩解效应具有一定的意义。本论文首先对西宁地区泥岩的分布特征、地质成因进行分析,以西宁地区新近系泥岩和白垩系泥岩为研究对象,对泥岩矿物成分、微观结构进行系统研究,在此基础上对西宁地区泥岩进行分类,通过不同类型泥岩的不同吸水条件下的微观结构研究,揭示西宁地区泥岩吸水机理,结合吸水试验,分析不同微观结构与吸水特性之间的关系,揭示微观特征与吸水变形崩解效应之间的关系。取得的主要成果如下:(1)通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等研究手段对西宁地区泥岩的矿物成分和微观结构进行了分析,试验结果表明西宁地区泥岩黏土矿物成分主要以伊利石为主;泥岩按微观结构单元体主要分为两类:一类是平片状叠聚体单元为主的N型泥岩,另一类是含碎屑颗粒单元较多的SN型泥岩。其中N型泥岩成岩环境稳定,受地质构造影响较小,其黏土矿物含量较高,结构较为致密。利用Image-Pro Plus软件对西宁地区泥岩的孔隙特征的分析可知N型泥岩孔隙面积较小,孔隙直径分布范围较小。(2)通过不同吸水条件下泥岩微观结构分析可知,N型泥岩和SN由于微观结构的不同,其孔隙发育特征不同,N型泥岩孔隙面积整体上呈增长趋势,饱水后其孔隙面积和数目都处于一个较高的水平;SN型泥岩孔隙面积整体上呈下降趋势,饱水后其孔隙面积和数目都处于一个较低的水平。但N型泥岩和SN型泥岩的圆度变化趋势是相同的,均趋近于2,这是由于随着吸水的进行,黏土矿物持续膨胀,挤压孔隙所致。(3)通过吸水试验研究可知,泥岩的吸水过程可以划分为非线性减速吸水和等速吸水2个阶段。泥岩吸水速率随时间的变化可以分为三个阶段,即吸水速率突增阶段、下降阶段、稳定阶段。泥岩变形过程可以划分为快速增长阶段,缓慢增长阶段和稳定阶段。泥岩变形速率随时间的变化可以大体分为三个阶段,即变形速率突增阶段、下降阶段、稳定阶段。(4)通过相关分析可知,黏土矿物含量、孔隙面积与泥岩吸水特性之间存在一定的联系,其中黏土矿物含量与泥岩吸水量、吸水速率的关联性较强,与变形量、变形速率的关联性较弱。而孔隙面积与泥岩吸水量、吸水速率、变形量、变形速率之间的关联性均较强,可以得出西宁地区泥岩吸水特性受其孔隙结构影响较大。对泥岩微观结构和崩解特性关系进行分析,得出黏土矿物含量低的、孔隙面积大的泥岩,崩解性越强的结论。