巖石風化作用的力學效應試驗研究.pdf

1、巖石風化作用對巖石(體)強度退化力學效應的研究涉及力學、物理和化學三方面，也即為地球化學與巖體力學兩個研究領域的交叉?？偟膩碚f，巖石風化作用的力學效應、環(huán)境效應，是相當復雜的，是一個新研究領域，目前該領域的研究還很少，其未知的問題很多。本文僅以由風化作用引起的巖石的強度衰減問題為核心內容進行研究，首先闡述了風化作用對巖土體力學效應的研究意義和現狀、對其研究特點與研究方法進行總結；為研究風化作用對巖石力學效應的影響，對輝綠巖、粉砂質泥巖和

2、白云質灰?guī)r三種巖石分別進行凍融循環(huán)試驗和水化學溶液的侵蝕試驗。 通過對輝綠巖、粉砂質泥巖和白云質灰?guī)r以及經硝酸溶液侵蝕后的粉砂質泥巖、白云質灰?guī)r進行凍融循環(huán)試驗，研究溫度變化對巖石力學性質的影響。試驗結果表明，由于不同巖性的巖石結構和礦物成分不同，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)律和本構關系進行了探討，

3、并分析總結巖石凍融損傷劣化的影響因素。 為了研究自然界中水-巖反應對巖石的宏觀力學效應，在常溫常壓、靜水條件下，對不同化學性質的水化學溶液作用下的輝綠巖、粉砂質泥巖和白云質灰?guī)r進行了單軸抗壓強度試驗，取得了其時效性的定量結果。結果表明，水對受力巖石的力學效應是與水-巖化學作用或巖石的化學損傷密切相關的，巖石的化學損傷與水-巖化學反應強度成正比，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，強烈的沉淀結晶作用將導致巖石出現裂紋，甚至崩解破壞。 根據凍融循環(huán)和水-巖作用的試驗結果，將巖石的風化作用與巖土體穩(wěn)定性等聯系起來，從環(huán)境力學的角度研究巖石風化作用引起的環(huán)境效應；通過分析凍融循環(huán)作用、水-巖化學作用在斜坡演化中的作用探討巖石風化作用引起的環(huán)境力學效應，認為巖石的風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