酸性干濕循環作用下紅砂巖物理力學性能劣化規律

張甘平 劉振寧 王魯男 張洺溪

【摘? ?要】? ?研究干濕循環與酸溶液耦合作用對紅砂巖物理力學性質的影響，通過對紅砂巖試樣進行干濕循環試驗、單軸壓縮試驗、掃描電鏡及礦物成分測試，研究不同干濕循環次數和溶液不同pH值下試樣的物理力學性質參數、微觀結構及礦物成分的變化規律。結果表明：隨著干濕循環次數的增加、溶液酸性的增強，試樣的質量、縱波波速、彈性模量、單軸抗壓強度均呈現差異性衰減的規律，微觀結構更加紊亂，礦物成分含量發生改變，這是紅砂巖物理力學性能劣化的微觀機制。

【關鍵詞】? ?干濕循環作用；酸腐蝕作用；物理性質；力學性質；微觀機制

Study on the Deterioration in Physical and Mechanical Properties of Red Sandstone under Dry-wet Cycling in Acidic Environment

Zhang Ganping， Liu Zhenning， Wang lunan*， Zhang Mingxi

（Liaoning Petrochemical University， Fushun 113000， China）

【Abstract】? ? In order to study the coupling effects of dry-wet cycling and acid solution on the physical and mechanical properties of red sandstone， thedry-wet cycling tests， uniaxial compression tests， scanning electron microscopy and mineral composition tests were carried out to investigate the changes of physical and mechanical properties， microstructure and mineral composition of the specimens under differentdry-wet cycles and solution pH values. The results show that as thedry-wet cyclesand the acidity of the solution increase， the mass， longitudinal wave velocity， modulus of elasticity and uniaxial compressive strength of the specimens exhibit a differential decay pattern.Moreover， the microstructure becomes disordered and the mineral content changes.This is the microscopic mechanism for the deterioration in physical and mechanical properties of red sandstone.

【Key words】? ? ?dry-wet cycling; acid corrosion effect; physical properties; mechanical properties; microscopic mechanism

〔中圖分類號〕 TU45? ? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A ? ? ? ? ? ? ?〔文章編號〕 1674 - 3229（2023）01- 0070 - 05

0? ? ?引言

隨著我國工程建設的飛速發展，大型水工建筑物日漸增多，在為人們帶來巨大經濟效益的同時，也對岸坡工程的穩定性提出了挑戰。例如三峽庫區，水位常年在145～175m間反復升降，這種干濕交替會對庫岸邊坡巖體的物理力學性能產生劣化效應［1］；同時，自然界中的水往往不是中性的，隨著酸雨、工業排污等問題的加劇，水質偏酸性。因此，庫岸邊坡巖體往往同時面臨著干濕循環交替與酸溶液腐蝕作用，產生耦合劣化效應，其物理力學性能出現更大幅度的降低，易于誘發地質災害。因此，研究干濕循環與酸溶液耦合作用下巖石物理力學性能的劣化規律和機制至關重要。

巖石的峰值強度、彈性模量、黏聚力及內摩擦角等都隨干濕循環次數增加而逐漸降低［2］。……