化学腐蚀下灰岩力学效应的试验研究

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1、第23卷第21期岩石力学与工程学报23(21)：3571～35762004年11月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringNov.，2004*化学腐蚀下灰岩力学效应的试验研究丁梧秀冯夏庭(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室武汉430071)摘要结合三轴压缩试验结果，详细分析了不同化学溶液作用下，化学腐蚀对灰岩全应力-应变过程曲线各阶段的影响特征，并对化学溶液的腐蚀影响机理进行分析，获得了不同化学溶液对灰岩变形及强度腐蚀效应的影响规律。关键词岩石力学，化学腐蚀，应变腐蚀，强度腐蚀，三轴压缩试验，

2、灰岩分类号TU452，O69文献标识码A文章编号1000-6915(2004)21-3571-06TESTINGSTUDYONMECHANICALEFFECTFORLIMESTONEUNDERCHEMICALEROSIONDingWuxiu，FengXiating(KeyLaboratoryofRockandSoilMechanics，InstituteofRockandSoilMechanics，TheChineseAcademyofSciences，Wuhan430071China)AbstractBasedontheresultsoftriax

3、ialcompressivetest，theeffectofdifferentchemicalerosiononcompletestress-strainprocessforlimestoneisanalyzed.Theinfluencelawsofdifferentchemicalsolutionondeformationandstrengtherosionoflimestoneareobtained．Keywordsrockmechanics，chemicalerosion，strainerosion，strengtherosion，triaxi

4、alcompressivetest，limestone化学腐蚀对岩石物理力学性质的影响，近年1引言来亦受到国内外研究者的重视，并取得了许多成[1～20]果。对于受不同化学溶液腐蚀后岩石各阶段的岩石是矿物的集合体，其物理力学性质主要取变形腐蚀效应的研究尚很少，作者结合三轴压缩试决于岩石矿物成分和颗粒间的联结以及存在于其内验结果，在前人研究的基础上，对不同化学溶液腐部的微裂纹。而化学腐蚀将引起岩石矿物成分和结蚀后岩石的变形及强度特性进行进一步探索。构的改变，这些改变更易发生在微裂隙存在处，从而引起岩石物理力学性质的改变，对岩土工程的长2试验材料与方法期稳

5、定性产生威胁。由于水化学溶液在岩体工程中存在的广泛性，因此，研究化学溶液对岩石变形及2.1岩石结构及矿物成分强度的腐蚀效应具有重要工程意义，也是当前岩石试验所用岩块为水布垭灰岩，矿物成分鉴定为力学研究的前沿性课题之一。含泥灰质白云岩，自形晶粒结构、生物碎屑结构。2003年3月10日收到初稿，2003年4月8日收到修改稿。*国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412708)和国家自然科学基金(10072073)资助课题。作者丁梧秀简介：女，1970年生，1997年于兰州大学获水文地质与工程地质专业硕士学位，现为中国科学院武汉岩土力学研究

6、所博士研究生，主要从事岩土工程方面的教学及研究工作。E-mail：d-w-x@263.net。•3572•岩石力学与工程学报2004年岩石主要由菱形粒状的白云石及分布其间的微粒方解石、水云母、石英及生物碎屑等矿物组成。白3试验结果及分析云石呈自形菱面体状，粒度为0.01～0.17mm，多数本次试验为常规三轴压缩试验(围压5MPa，加为0.1mm。方解石呈他形粒状，粒度为0.01～0.05载速率0.01mm/s)，试验在武汉长江科学院岩基所mm。水云母呈显微鳞片状，粒度为0.005～0.02RMT-150电液伺服岩石力学试验机上进行，试验结mm。钙质生

7、物碎屑主要为腕足类。石英呈他形粒果及分析如下。状，粒度为0.01～0.05mm，有的产于腕足类贝壳3.1三轴压缩试验结果中。炭质呈质点状及渲染状，常和粘土矿物伴生。三轴压缩试验结果如图2～4(为以下分析方便，主要矿物成分的含量为白云石69％，方解石18％，试验曲线分开给出)和表2所示。水云母5％，石英1％，生物碎屑5％。结构图像如3.2化学腐蚀对灰岩变形特性的影响及机理分析图1所示。岩石(体)变形特性及规律，可以通过应力(σ)-应变(ε)关系曲线及有关变形指标获得。与自然状态相比，化学腐蚀后应力-应变曲线，主要受化学溶液对岩石材料腐蚀强度的影响。对于

8、腐蚀后一直处于饱和状态的岩石，其应力-应变曲线还应考虑孔隙水压的影响。综合图2～4，并结合图5，具体分析如下