论文摘要
由于岩石类材料是自然界中在一定条件下形成的天然材料,公认为是一种非均质、非连续材料,大多数岩石含有较多的天然裂隙。在岩石工程中,裂隙岩石经常会发生各种形式的断裂破坏,其中拉剪断裂破坏是岩石工程中一种常见的破坏类型。岩石断裂破坏也会受到自然环境和地质条件的影响,桂林地区灰岩山体更是长期受到高温、酸雨和人类活动的影响,危岩崩塌灾害丛生。本文选用桂林地区灰岩进行了室内热-力-化学耦合作用下的拉剪力学宏细观试验,分析了温度作用和化学溶液侵蚀作用对岩石力学性能的影响,探讨了多种因素影响下的岩石损伤机理。主要进行的研究和取得的成果如下:1.进行不同温度不同PH值条件下的酸性溶液浸泡后的单裂隙灰岩拉剪断裂试验,分析了单裂隙灰岩拉剪破坏的裂纹扩展规律和破坏形式,得出拉剪力学性质劣化规律。结果表明:经过不同温度、不同PH值的溶液浸泡后的单裂隙岩石在拉剪作用下的裂纹扩展规律基本一致。单裂隙灰岩的拉剪破坏大致可以分为三个阶段:第一阶段为拉剪到开裂,第二阶段为卸荷,第三阶段为扩展到贯通。化学腐蚀能够改变岩石的内部微观结构,使岩石变得松散脆弱,更容易发生变形,同时水岩反应的放热作用也对岩石的结构损伤具有一定影响,宏观上主要表现在力学性能的劣化。温度能够使岩石内部晶体矿物产生体积膨胀和热应力,同时温度升高也会加快化学反应的速率,加剧岩石结构损伤与变形,宏观上主要表现在力学性能的劣化。2.利用X衍射、电镜扫描和电子能谱分析对浸泡前后的岩样进行矿物成分分析和表面微观形态观察,结果表明:灰岩所含矿物成分主要是方解石,在经过酸性溶液浸泡过的岩样中检测到了石膏,其主要是方解石和溶液中的硫酸反应生成的产物。自然状态下灰岩的微观结构基本都是由排列紧密的菱面体形的晶体颗粒构成的,这些菱面体的颗粒主要是方解石,构成了灰岩的内部结构的总体框架。经过腐蚀之后的灰岩菱面体的晶体颗粒排列会变得松散,方解石晶体被溶解,颗粒会变得比较圆润,棱角被不同程度的磨平,晶体颗粒间出现较大孔隙并出现次生裂纹。3.利用电感耦合等离子发射光谱仪和PH测试笔对水溶液进行分析。结果表明:酸性溶液和蒸馏水浸泡试样30天后,其PH值均有不同程度的上升。浸泡后溶液中Ca2+浓度远远高于其他各种离子的浓度,溶液中各种离子浓度大致与PH值呈反比,与温度呈正比。岩石质量损失率直观反映岩损伤程度:溶液PH值越小,对岩石的损伤越严重,质量损失率越高;溶液温度越高,对岩石的损伤越严重,质量损失率越高。4.通过从不同的微观角度对灰岩结构损伤进行研究,都充分佐证了PH值和温度都在一定程度上影响了水岩作用的进行,从而对岩石力学性质劣化产生影响。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 王伟
导师: 张研
关键词: 灰岩,耦合,拉剪断裂,损伤
来源: 桂林理工大学
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: 桂林理工大学
分类号: TU45
DOI: 10.27050/d.cnki.gglgc.2019.000209
总页数: 70
文件大小: 3334K
下载量: 18