巖石風(fēng)化作用的力學(xué)效應(yīng)試驗研究.pdf

1、巖石風(fēng)化作用對巖石(體)強度退化力學(xué)效應(yīng)的研究涉及力學(xué)、物理和化學(xué)三方面，也即為地球化學(xué)與巖體力學(xué)兩個研究領(lǐng)域的交叉?？偟膩碚f，巖石風(fēng)化作用的力學(xué)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)，是相當(dāng)復(fù)雜的，是一個新研究領(lǐng)域，目前該領(lǐng)域的研究還很少，其未知的問題很多。本文僅以由風(fēng)化作用引起的巖石的強度衰減問題為核心內(nèi)容進行研究，首先闡述了風(fēng)化作用對巖土體力學(xué)效應(yīng)的研究意義和現(xiàn)狀、對其研究特點與研究方法進行總結(jié)；為研究風(fēng)化作用對巖石力學(xué)效應(yīng)的影響，對輝綠巖、粉砂質(zhì)泥巖和

2、白云質(zhì)灰?guī)r三種巖石分別進行凍融循環(huán)試驗和水化學(xué)溶液的侵蝕試驗。 通過對輝綠巖、粉砂質(zhì)泥巖和白云質(zhì)灰?guī)r以及經(jīng)硝酸溶液侵蝕后的粉砂質(zhì)泥巖、白云質(zhì)灰?guī)r進行凍融循環(huán)試驗，研究溫度變化對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響。試驗結(jié)果表明，由于不同巖性的巖石結(jié)構(gòu)和礦物成分不同，在凍融循環(huán)作用下巖石的凍融損傷劣化模式不同，指出原位冰的膨脹、水分遷移、分凝冰的增長、冰的蠕變是產(chǎn)生巖石凍融損傷劣化的根本機制；對凍融循環(huán)作用下巖石的強度損傷規(guī)律和本構(gòu)關(guān)系進行了探討，

3、并分析總結(jié)巖石凍融損傷劣化的影響因素。 為了研究自然界中水-巖反應(yīng)對巖石的宏觀力學(xué)效應(yīng)，在常溫常壓、靜水條件下，對不同化學(xué)性質(zhì)的水化學(xué)溶液作用下的輝綠巖、粉砂質(zhì)泥巖和白云質(zhì)灰?guī)r進行了單軸抗壓強度試驗，取得了其時效性的定量結(jié)果。結(jié)果表明，水對受力巖石的力學(xué)效應(yīng)是與水-巖化學(xué)作用或巖石的化學(xué)損傷密切相關(guān)的，巖石的化學(xué)損傷與水-巖化學(xué)反應(yīng)強度成正比，并且具有很強的時間依賴性；在水-巖作用過程中，巖石的礦物中有大量金屬離子析出，造巖礦物

4、的溶解是巖石強度損傷的主要原因，水-巖作用后期，強烈的沉淀結(jié)晶作用將導(dǎo)致巖石出現(xiàn)裂紋，甚至崩解破壞。 根據(jù)凍融循環(huán)和水-巖作用的試驗結(jié)果，將巖石的風(fēng)化作用與巖土體穩(wěn)定性等聯(lián)系起來，從環(huán)境力學(xué)的角度研究巖石風(fēng)化作用引起的環(huán)境效應(yīng)；通過分析凍融循環(huán)作用、水-巖化學(xué)作用在斜坡演化中的作用探討巖石風(fēng)化作用引起的環(huán)境力學(xué)效應(yīng)，認(rèn)為巖石的風(fēng)化作用對邊坡巖體的破壞，實際上是破壞了巖石礦物顆粒之間的連接，形成或加劇巖石的裂隙，降低巖石裂隙面的粗