化学溶液及干湿循环条件下玄武岩损伤效应研究

论文摘要

水-岩相互作用一直是影响岩体工程稳定性的重要因素,备受众多学者的关注,在近十几年进行了大量的试验研究。长期的水-岩相互作用会带来一系列的问题,如边坡滑坡、危岩失稳、库岸边坡失稳等,将会严重影响到人们的生命财产安全。针对以上问题,本文结合云南的自然环境,选取云南某露天矿边坡玄武岩为研究对象,以pH=3.0的HCl溶液、蒸馏水、pH=11.0的NaOH溶液为浸泡液,对玄武岩进行干湿循环试验。主要研究工作及成果如下:（1）对不同化学溶液及干湿循环作用下各阶段的玄武岩进行了单轴压缩试验,得出了不同化学溶液下各干湿循环阶段的应力-应变曲线,并计算出相关力学参数。在此基础上分析了各力学参数随着干湿循环次数的变化规律,以及相同干湿循环次数下不同化学溶液所对应的力学参数之间的关系。（2）对玄武岩进行了吸水性试验并计算其吸水率,结果表明随着干湿循环次数的增加不同化学浸泡液的玄武岩吸水率都有所增加,但不同pH值的浸泡液之间有所差别。初步可以推断出干湿循环试验改变了玄武岩微孔细特征从而使其吸水性增强。（3）通过扫描电镜对干湿循环试验后的玄武岩进行观察,并查阅相关资料证明了干湿循环作用改变了玄武岩微观孔隙结构,且在不同化学溶液条件下玄武岩的孔隙结构变化也不一样。（4）检测了各干湿循环试验阶段浸泡液的重要离子浓度及pH值,得出随干湿循环次数增加的变化规律,并计算出各离子的溶出速率,分析了化学溶液对玄武岩的腐蚀作用特点。在此基础上,依据溶解反应动力学,结合X-衍射检测所得玄武岩原样矿物成分,对玄武岩中长石在酸性、中性、碱性溶液中的化学溶蚀机理进行了分析。（5）假设玄武岩微元强度服从Weibull分布,基于单轴压缩变形试验结果,利用Lemaitre应变等价性理论和连续损伤模型理论,构建了不同化学溶液及干湿循环条件下岩石损伤统计本构模型,结果表明计算得到的理论应力-应变曲线与试验得到的应力-应变曲线吻合度较高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 水化学作用下岩石的溶蚀机理研究现状
•     1.2.2 干湿循环作用对岩石力学特性影响的研究现状
•     1.2.3 岩石损伤本构模型的研究现状
•   1.3 本文工作
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 不同化学溶液及干湿循条件下玄武岩力学试验研究
•   2.1 引言
•   2.2 干湿循环试验方案
•     2.2.1 玄武岩成分及结构分析
•     2.2.2 岩样的制备及选取
•     2.2.3 化学溶液的配制
•     2.2.4 试验设计
•   2.3 单轴压缩条件下玄武岩力学特性变化研究
•     2.3.1 玄武岩单轴压缩试验过程及结果
•     2.3.2 玄武岩单轴压缩变形特性分析
•   2.4 玄武岩岩样破坏形态描述
•   2.5 本章小结
• 第三章 不同化学溶液及干湿循环作用下玄武岩微细观损伤特征
•   3.1 引言
•   3.2 干湿循环作用下岩石吸水性试验
•     3.2.1 岩石吸水性试验步骤
•     3.2.2 岩样吸水性试验结果分析
•   3.3 不同化学溶液环境下玄武岩微观结构特征及变化规律
•     3.3.1 扫描电镜技术
•     3.3.2 玄武岩微观结构特征及变化规律
•   3.4 不同化学溶液对玄武岩腐蚀作用规律
•     3.4.1 水化学溶液对岩石腐蚀作用特点
•     3.4.2 化学溶液中pH变化规律
•     3.4.3 化学溶液中重要离子浓度变化规律
•   3.5 在化学溶液腐蚀下玄武岩溶蚀机制分析
•     3.5.1 玄武岩在各化学溶液中重要离子的溶解速率
•     3.5.2 玄武岩各矿物的溶蚀机理分析
•   3.6 本章小结
• 第四章 不同化学溶液及干湿循环对玄武岩宏观损伤模型研究
•   4.1 引言
•   4.2 玄武岩损伤本构方程的建立
•     4.2.1 岩石损伤力学的基础知识
•     4.2.2 岩石统计损伤演化模型
•     4.2.3 损伤本构方程参数的确定
•   4.3 单轴压缩条件下玄武岩统计损伤本构方程的验证
•   4.4 不同化学溶液及干湿循环作用下玄武岩侵蚀损伤度分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 硕士在读期间发表的论文及参加的科研项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吕倩文

导师: 申林方

关键词: 玄武岩,干湿循环,损伤,溶蚀机理

来源: 昆明理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 昆明理工大学

分类号: TU45

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.000543

总页数: 87

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